Hvad er induktions spændingsregulatører?

Hvad er induktions spændingsregulatører?

Definition: En induktions spændingsregulatør er en type elektrisk maskine. Dens udgangsspænding kan justeres fra nul op til en bestemt maksimal værdi. Dette interval afhænger af viklingsforholdet mellem primær- og sekundærvindingerne. Primærvindingen er forbundet med den kreds, der kræver spændingsregulering, mens sekundærvindingen er forbindelse i serie med samme.

Typer af induktions spændingsregulatører

Induktions spændingsregulatører inddeles hovedsageligt i to typer: enefase induktions spændingsregulatør og tre-fase induktions spændingsregulatør.

Enefase induktions spændingsregulatør

Skematikken for en enefase induktions spændingsregulatør vises på figuren nedenfor. Primærvindingen er forbundet over en enefase strømforsyning, og sekundærvindingen er forbindelse i serie med udgående ledninger.

I dette system induceres en alternativ magnetisk flux. Når akslerne for de to vindinger er justerede, kobles hele magnetfluxen fra primærvindingen sammen med sekundærvindingen. Derved induceres det maksimale spænding i sekundærvindingen.

Når roteren roteres 90°, er ingen del af den primære flux forbundet med sekundærvindingerne; dermed er der ingen flux i sekundærvindingerne. Hvis roteren fortsætter med at rotere yderligere, bliver retningen af den inducerede elektromotoriske kraft (emf) i sekundæret negativ. Dermed enten lægger regulatøren til eller trækker fra kredssløjningspåstanden, afhængigt af den relative orientering af de to vindinger i regulatøren.

En enefase spændingsregulatør introducerer ikke noget faseskift. Primærvindingerne er monteret i slotter på overfladen af et lamineret cylindrisk kerne. Da de bærer relativt små strømme, har de en lille ledere-krydssnitareal. Roteren i regulatøren inkluderer kompenserende vindinger, også kendt som tertiære vindinger.

Magnetakslen for kompenserende vindinger er altid rettet 90° væk fra den primære vindings magnetaksel. Denne konfiguration tjener til at modvirke den skadelige serie reaktans effekt af sekundærvindingerne. Sekundærvindingerne, som er forbindelse i serie med udgående ledning, er placeret i stator-slots pga. deres større ledere-krydssnitareal.

Tre-fase induktions spændingsregulatør

Tre-fase induktions spændingsregulatører har tre primærvindinger og tre sekundærvindinger, der er placeret 120° fra hinanden. Primærvindingerne er placeret i slotter i en lamineret rotor kerne og er forbundet over en tre-fase AC strømforsyning. Sekundærvindingerne er placeret i slotter i en lamineret stator kerne og er forbindelse i serie med lasten.

Regulatøren kræver ikke separate primære og kompenserende vindinger. Dette skyldes, at hver sekundærvinding i regulatøren er magnetisk forbundet med en eller flere primærvindinger i regulatøren. I denne type regulatør genereres et roterende magnetfelt med konstant størrelse. Derved har det spænding, der induceres i sekundærvindingen, også en konstant størrelse. Dog ændrer faserne sig i overensstemmelse med variationen i roterens position i forhold til stator.

Phasordiagrammet for induktionsregulatøren er afbildet på figuren ovenfor. Her repræsenterer (V1) strømforsyningspåstanden, (Vr) er det spænding, der induceres i sekundæret, og (V2) angiver udgangsspændingen pr. fase. Udgangsspændingen beregnes som phasorsummen af strømforsyningspåstanden og det inducerede spænding for enhver roterdisplacementvinkel θ.

Derfor er beliggenheden for resultatet en cirkel. Denne cirkel er tegnet med dens centrum placeret på spidsen af strømforsyningspåstandsvectoren og har en radius lig med (Vr). Det maksimale udgangsspænding opnås, når det inducerede spænding er i fase med strømforsyningspåstanden. Omvendt opnås det minimale udgangsspænding, når det inducerede spænding er i antifase med strømforsyningspåstanden.

Det komplette phasordiagram for tre-fase tilfældet vises på figuren nedenfor. Terminalerne mærket A, B og C er inputterminalerne, mens a, b og c er outputterminalerne for induktionsregulatøren. Strømforsynings- og udgangslinjespændingerne er kun i fase ved maksimal boost- og minimal buck-positioner. For alle andre positioner findes der en fasestilling mellem strømforsyningslinjespændingen og udgangsspændingen.