Co jsou čidlové napěťové regulátory?

Co jsou indukční napěťové regulátory?

Definice: Indukční napěťový regulátor je druh elektrického stroje. Jeho výstupní napětí lze upravit v rozsahu od nuly až po specifickou maximální hodnotu. Tento rozsah závisí na poměru cívek mezi primární a sekundární cívkou. Primární cívka je propojena s obvodem, který vyžaduje regulaci napětí, zatímco sekundární cívka je připojena sériově ke stejnému.

Typy indukčních napěťových regulátorů

Indukční napěťové regulátory se hlavně dělí do dvou typů: jednofázový indukční napěťový regulátor a třífázový indukční napěťový regulátor.

Jednofázový indukční napěťový regulátor

Schematický diagram jednofázového indukčního napěťového regulátoru je uveden na následujícím obrázku. Primární cívka je připojena k jednofázovému zdroji napětí, a sekundární cívka je připojena sériově s výchozími čarami.

V tomto systému je vyvolán střídavý magnetický tok. Když se osy obou civek zarovnají, všechna magnetická pole z primární cívky se spojí se sekundární cívkou. V důsledku toho je v sekundární cívce vyvoláno maximální napětí.

Když je rotor otočen o 90°, žádná část primárního magnetického toku není spojena se sekundárními cívkami, takže ve sekundárních cívkách není žádné magnetické pole. Pokud rotor pokračuje v otáčení dále, směr vyvolané elektromotorické síly (emf) ve sekundární části se stane negativní. Následně regulátor buď přidává nebo odečítá napětí z obvodu, v závislosti na relativní orientaci obou civek uvnitř regulátoru.

Jednofázový napěťový regulátor nezpůsobuje žádný posun fáze. Primární cívky jsou instalovány v slotech na povrchu laminovaného válcového jádra. Protože vedou relativně malé proudy, mají malou plochu průřezu vodiče. Rotor regulátoru obsahuje kompenzační cívky, známé také jako terciární cívky.

Magnetická osa kompenzačních civek je vždy orientována 90° od osy primárních civek. Tato konfigurace slouží k protiúčinkování škodlivému sériovému reaktančnímu efektu sekundárních civek. Sekundární cívky, které jsou připojeny sériově s výchozí čarou, jsou umístěny ve slotech statoru kvůli jejich větším požadavkům na plochu průřezu vodiče.

Třífázový indukční napěťový regulátor

Třífázové indukční napěťové regulátory mají tři primární cívky a tři sekundární cívky, které jsou od sebe vzdáleny 120°. Primární cívky jsou umístěny ve slotech laminovaného jádra rotoru a jsou připojeny k třífázovému AC zdroji napětí. Sekundární cívky jsou umístěny ve slotech laminovaného jádra statoru a jsou připojeny sériově s nákladem.

Regulátor nevyžaduje samostatné primární a kompenzační cívky. To proto, že každá sekundární cívka regulátoru je magneticky spojena s jednou nebo více primárními cívkami uvnitř regulátoru. V tomto typu regulátoru je generováno rotující magnetické pole konstantní velikosti. V důsledku toho má i napětí vyvolané ve sekundární cívce konstantní velikost. Nicméně, fáze regulátoru se mění v závislosti na změně polohy rotoru vzhledem ke statoru.

Fázorový diagram indukčního regulátoru je zobrazen na následujícím obrázku. Zde (V1) představuje zdrojové napětí, (Vr) je napětí vyvolané ve sekundární části, a (V2) označuje výstupní napětí pro každou fázi. Výstupní napětí je odvozeno jako fázorový součet zdrojového napětí a vyvolaného napětí pro libovolný úhel posunu rotoru θ.

Následně je lokus výsledku kružnice. Tato kružnice je nakreslena se svým středem na špičce vektoru zdrojového napětí a má poloměr rovný (Vr). Maximální výstupní napětí je dosaženo, když je vyvolané napětí v fázi se zdrojovým napětím. Naopak, minimální výstupní napětí je dosaženo, když je vyvolané napětí v opačné fázi se zdrojovým napětím.

Úplný fázorový diagram pro třífázový případ je zobrazen na následujícím obrázku. Terminály označené A, B a C jsou vstupní terminály, zatímco a, b a c jsou výstupní terminály indukčního regulátoru. Zdrojové a výstupní linkové napětí jsou v fázi pouze v maximální pozici zesílení a minimální pozici zeslabení. Pro všechny ostatní pozice existuje fázový posuv mezi zdrojovým linkovým napětím a výstupním napětím.