¿Qué son los Reguladores de Voltaje por Inducción?

¿Qué son los Reguladores de Voltaje por Inducción?

Definición: Un regulador de voltaje por inducción es un tipo de máquina eléctrica. Su voltaje de salida puede ajustarse, variando desde cero hasta un valor máximo específico. Este rango depende de la relación de vueltas entre los devanados primario y secundario. El devanado primario está conectado al circuito que requiere regulación de voltaje, mientras que el devanado secundario se conecta en serie con el mismo.

Tipos de Reguladores de Voltaje por Inducción

Los reguladores de voltaje por inducción se clasifican principalmente en dos tipos: el regulador de voltaje por inducción de una fase y el regulador de voltaje por inducción de tres fases.

Regulador de Voltaje por Inducción de una Fase

El diagrama esquemático de un regulador de voltaje por inducción de una fase se presenta en la figura siguiente. El devanado primario está conectado a través del suministro de energía monofásico, y el devanado secundario está conectado en serie con las líneas de salida.

En este sistema, se induce un flujo magnético alternante. Cuando los ejes de los dos devanados se alinean, todo el flujo magnético del devanado primario se enlaza con el devanado secundario. Como resultado, se induce el voltaje máximo en el devanado secundario.

Cuando el rotor se rota 90°, ninguna parte del flujo primario se enlaza con los devanados secundarios; por lo tanto, no hay flujo presente en los devanados secundarios. Si el rotor continúa rotando más allá de este punto, la dirección de la fuerza electromotriz (fem) inducida en el secundario se vuelve negativa. En consecuencia, el regulador añade o resta al voltaje del circuito, dependiendo de la orientación relativa de los dos devanados dentro del regulador.

El regulador de voltaje de una fase no introduce ningún desplazamiento de fase. Los devanados primarios se instalan en ranuras en la superficie del núcleo cilíndrico laminado. Dado que llevan corrientes relativamente pequeñas, tienen un área transversal de conductor pequeña. El rotor del regulador incorpora devanados compensadores, también conocidos como devanados terciarios.

El eje magnético de los devanados compensadores siempre está orientado a 90° del eje de los devanados primarios. Esta configuración sirve para contrarrestar el efecto perjudicial de la reactancia en serie de los devanados secundarios. Los devanados secundarios, que están conectados en serie con la línea de salida, se ubican en las ranuras del estator debido a sus mayores requisitos de área de conductor.

Regulador de Voltaje por Inducción de Tres Fases

Los reguladores de voltaje por inducción de tres fases cuentan con tres devanados primarios y tres devanados secundarios, que están espaciados 120° entre sí. Los devanados primarios se colocan en las ranuras de un núcleo de rotor laminado y se conectan a un suministro de energía AC trifásico. Los devanados secundarios se alojan en las ranuras de un núcleo de estator laminado y se conectan en serie con la carga.

El regulador no requiere devanados primarios y compensadores separados. Esto se debe a que cada devanado secundario del regulador está enlazado magnéticamente con uno o más devanados primarios dentro del regulador. En este tipo de regulador, se genera un campo magnético giratorio de magnitud constante. Como resultado, el voltaje inducido en el devanado secundario también tiene una magnitud constante. Sin embargo, las fases del regulador cambian de acuerdo con la variación de la posición del rotor en relación con el estator.

El diagrama fasorial del regulador de inducción se muestra en la figura anterior. Aquí, (V1) representa el voltaje de suministro, (Vr) es el voltaje inducido en el secundario, y (V2) denota el voltaje de salida por fase. El voltaje de salida se deriva como la suma fasorial del voltaje de suministro y el voltaje inducido para cualquier ángulo de desplazamiento del rotor θ.

En consecuencia, la trayectoria del resultado es un círculo. Este círculo se dibuja con su centro ubicado en la punta del vector de voltaje de suministro y tiene un radio igual a (Vr). El voltaje de salida máximo se logra cuando el voltaje inducido está en fase con el voltaje de suministro. Por el contrario, el voltaje de salida mínimo se obtiene cuando el voltaje inducido está en contrafase con el voltaje de suministro.

El diagrama fasorial completo para el caso de tres fases se muestra en la figura siguiente. Los terminales etiquetados A, B y C son los terminales de entrada, mientras que a, b y c son los terminales de salida del regulador de inducción. El voltaje de línea de suministro y el voltaje de línea de salida están en fase solo en las posiciones de máxima elevación y mínima reducción. Para todas las demás posiciones, existe un desplazamiento de fase entre el voltaje de línea de suministro y el voltaje de salida.