Was sind Induktions-Spannungsregler?

Was sind induktive Spannungsregler?

Definition: Ein induktiver Spannungsregler ist eine Art von elektrischem Gerät. Seine Ausgangsspannung kann angepasst werden und reicht von Null bis zu einem bestimmten Maximalwert. Dieser Bereich hängt vom Wicklungsverhältnis zwischen der Primär- und Sekundärwicklung ab. Die Primärwicklung ist mit dem Stromkreis verbunden, der eine Spannungsregelung benötigt, während die Sekundärwicklung in Reihe mit demselben angeschlossen wird.

Arten von induktiven Spannungsreglern

Induktive Spannungsregler werden hauptsächlich in zwei Arten unterteilt: den einphasigen induktiven Spannungsregler und den dreiphasigen induktiven Spannungsregler.

Einphasiger induktiver Spannungsregler

Das Schaltbild eines einphasigen induktiven Spannungsreglers ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Die Primärwicklung ist an das einphasige Netz angeschlossen, und die Sekundärwicklung ist in Reihe mit den ausgehenden Leitungen verbunden.

In diesem System wird ein wechselnder magnetischer Fluss erzeugt. Wenn sich die Achsen der beiden Wicklungen ausrichten, verbindet sich der gesamte magnetische Fluss der Primärwicklung mit der Sekundärwicklung. Daher wird in der Sekundärwicklung die maximale Spannung induziert.

Wenn der Rotor um 90° gedreht wird, verbindet sich kein Teil des Primärflusses mit den Sekundärwicklungen; daher ist kein Fluss in den Sekundärwicklungen vorhanden. Wenn der Rotor über diesen Punkt hinaus weitergedreht wird, wird die Richtung der induzierten elektromotorischen Kraft (emf) in der Sekundärwicklung negativ. Folglich addiert der Regler entweder zur oder subtrahiert von der Kreisspannung, abhängig von der relativen Ausrichtung der beiden Wicklungen innerhalb des Reglers.

Der einphasige Spannungsregler führt keine Phasenverschiebung ein. Die Primärwicklungen sind in Nuten auf der Oberfläche des gelagerten zylindrischen Kerns installiert. Da sie relativ kleine Ströme führen, haben sie einen kleinen Leiterquerschnitt. Der Rotor des Reglers enthält Kompensationswicklungen, auch als Tertiärwicklungen bezeichnet.

Die magnetische Achse der Kompensationswicklungen ist immer 90° von der der Primärwicklungen entfernt ausgerichtet. Diese Konfiguration dient dazu, die nachteilige Reihenreaktanzwirkung der Sekundärwicklungen zu kompensieren. Die Sekundärwicklungen, die in Reihe mit der ausgehenden Leitung verbunden sind, befinden sich in den Statornuten, da sie einen größeren Leiterquerschnitt erfordern.

Dreiphasiger induktiver Spannungsregler

Dreiphasige induktive Spannungsregler verfügen über drei Primärwicklungen und drei Sekundärwicklungen, die 120° voneinander entfernt angeordnet sind. Die Primärwicklungen sind in den Nuten eines gelagerten Rotorkerns platziert und an eine dreiphasige Wechselstromquelle angeschlossen. Die Sekundärwicklungen sind in den Nuten eines gelagerten Statorkerns untergebracht und in Reihe mit der Last verbunden.

Der Regler erfordert keine getrennten Primär- und Kompensationswicklungen. Dies liegt daran, dass jede Sekundärwicklung des Reglers magnetisch mit einer oder mehreren Primärwicklungen innerhalb des Reglers verbunden ist. In dieser Art von Regler wird ein rotierendes Magnetfeld konstanter Größe erzeugt. Daher hat die in der Sekundärwicklung induzierte Spannung ebenfalls eine konstante Größe. Allerdings ändern sich die Phasen des Reglers entsprechend der Veränderung der Position des Rotors relativ zum Stator.

Das Phasor-Diagramm des induktiven Reglers ist in der obigen Abbildung dargestellt. Hier repräsentiert (V1) die Netzspannung, (Vr) die in der Sekundärwicklung induzierte Spannung und (V2) die Ausgangsspannung pro Phase. Die Ausgangsspannung ergibt sich als phasorisches Summen der Netzspannung und der induzierten Spannung für jeden Rotorversatzwinkel θ.

Folglich ist der Ort des Resultierenden ein Kreis. Dieser Kreis wird mit seinem Mittelpunkt am Ende des Netzspannungsvektors gezeichnet und hat einen Radius, der (Vr) entspricht. Die maximale Ausgangsspannung wird erreicht, wenn die induzierte Spannung in Phase mit der Netzspannung ist. Umgekehrt wird die minimale Ausgangsspannung erhalten, wenn die induzierte Spannung gegenphasig zur Netzspannung ist.

Das vollständige Phasor-Diagramm für den dreiphasigen Fall ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Die mit A, B und C bezeichneten Anschlüsse sind die Eingangsterminals, während a, b und c die Ausgangsterminals des induktiven Reglers sind. Die Netz- und Ausgangsleiterspannungen sind nur bei der maximalen Erhöhung und minimalen Reduzierung in Phase. Für alle anderen Positionen gibt es eine Phasenverschiebung zwischen der Netzleiterspannung und der Ausgangsspannung.