Cosa sono i Regolatori di Tensione a Induzione？

Cos'è un Regolatore di Tensione ad Induzione?

Definizione: Un regolatore di tensione ad induzione è un tipo di macchina elettrica. La sua tensione di uscita può essere regolata, variando da zero fino a un valore massimo specifico. Questo intervallo dipende dal rapporto di avvolgimento tra l'avvolgimento primario e quello secondario. L'avvolgimento primario è collegato al circuito che richiede la regolazione della tensione, mentre l'avvolgimento secondario è connesso in serie con lo stesso.

Tipi di Regolatori di Tensione ad Induzione

I regolatori di tensione ad induzione sono principalmente categorizzati in due tipi: il regolatore di tensione ad induzione monofase e il regolatore di tensione ad induzione trifase.

Regolatore di Tensione ad Induzione Monofase

Il diagramma schemático di un regolatore di tensione ad induzione monofase è presentato nella figura sottostante. L'avvolgimento primario è connesso alla rete monofase, mentre l'avvolgimento secondario è connesso in serie con le linee in uscita.

In questo sistema, viene indotto un flusso magnetico alternato. Quando gli assi dei due avvolgimenti si allineano, tutto il flusso magnetico dell'avvolgimento primario si lega con l'avvolgimento secondario. Di conseguenza, si induce la tensione massima nell'avvolgimento secondario.

Quando il rotore viene ruotato di 90°, nessuna parte del flusso primario si lega con l'avvolgimento secondario; quindi, non c'è flusso presente nell'avvolgimento secondario. Se il rotore continua a ruotare oltre questo punto, la direzione della forza elettromotrice (fem) indotta nel secondario diventa negativa. Di conseguenza, il regolatore o aggiunge o sottrae dalla tensione del circuito, a seconda dell'orientamento relativo dei due avvolgimenti all'interno del regolatore.

Il regolatore di tensione monofase non introduce alcuno sfasamento di fase. Gli avvolgimenti primari sono installati nelle scanalature sulla superficie del nucleo cilindrico laminato. Poiché trasportano correnti relativamente piccole, hanno una sezione trasversale del conduttore ridotta. Il rotore del regolatore incorpora avvolgimenti compensativi, anche noti come avvolgimenti terziari.

L'asse magnetico degli avvolgimenti compensativi è sempre orientato a 90° rispetto a quello degli avvolgimenti primari. Questa configurazione serve a contrastare l'effetto negativo della reattività seriale degli avvolgimenti secondari. Gli avvolgimenti secondari, che sono connessi in serie con la linea in uscita, sono posizionati nelle scanalature dello statore a causa delle loro maggiori esigenze di sezione trasversale del conduttore.

Regolatore di Tensione ad Induzione Trifase

I regolatori di tensione ad induzione trifase presentano tre avvolgimenti primari e tre avvolgimenti secondari, spaziati di 120° l'uno dall'altro. Gli avvolgimenti primari sono posizionati nelle scanalature di un nucleo rotore laminato e sono connessi a una rete trifase AC. Gli avvolgimenti secondari sono alloggiati nelle scanalature di un nucleo statore laminato e sono connessi in serie con il carico.

Il regolatore non necessita di avvolgimenti primari e compensativi separati. Questo perché ogni avvolgimento secondario del regolatore è magneticamente legato a uno o più avvolgimenti primari all'interno del regolatore. In questo tipo di regolatore, viene generato un campo magnetico rotante di magnitudine costante. Di conseguenza, la tensione indotta nell'avvolgimento secondario ha anch'essa una magnitudine costante. Tuttavia, le fasi del regolatore cambiano in base alla variazione della posizione del rotore rispetto allo statore.

Il diagramma fasore del regolatore di induzione è raffigurato nella figura sopra. Qui, (V1) rappresenta la tensione di alimentazione, (Vr) è la tensione indotta nel secondario, e (V2) denota la tensione di uscita per fase. La tensione di uscita è derivata come la somma fasoriale della tensione di alimentazione e della tensione indotta per qualsiasi angolo di spostamento del rotore θ.

Conseguentemente, il luogo geometrico del risultante è un cerchio. Questo cerchio è disegnato con il suo centro situato sulla punta del vettore di tensione di alimentazione e ha un raggio uguale a (Vr). La tensione di uscita massima è raggiunta quando la tensione indotta è in fase con la tensione di alimentazione. Al contrario, la tensione di uscita minima è ottenuta quando la tensione indotta è in controfase con la tensione di alimentazione.

Il diagramma fasore completo per il caso trifase è mostrato nella figura sottostante. I terminali etichettati A, B e C sono i terminali di ingresso, mentre a, b e c sono i terminali di uscita del regolatore di induzione. La tensione di alimentazione e la tensione di linea in uscita sono in fase solo alle posizioni di massimo incremento e minimo decremento. Per tutte le altre posizioni, esiste uno sfasamento di fase tra la tensione di linea di alimentazione e la tensione di uscita.