Wat zijn Inductieve Spanningsregelaars?

Wat zijn Inductie Spanningsregelaars?

Definitie: Een inductie spanningsregelaar is een soort elektrische machine. Het uitgangsspanning kan worden aangepast, variërend van nul tot een specifieke maximale waarde. Dit bereik hangt af van het spoelverhouding tussen de primaire en secundaire windingen. De primaire winding is verbonden met het circuit dat spanningregeling nodig heeft, terwijl de secundaire winding in serie is aangesloten met hetzelfde.

Soorten Inductie Spanningsregelaars

Inductie spanningsregelaars worden voornamelijk ingedeeld in twee typen: de enkelvoudige fase-inductie spanningsregelaar en de driefase-inductie spanningsregelaar.

Enkelvoudige Fase-Inductie Spanningsregelaar

Het schematische diagram van een enkelvoudige fase-inductie spanningsregelaar wordt weergegeven in de onderstaande figuur. De primaire winding is aangesloten op de enkelvoudige fase-stroomvoorziening, en de secundaire winding is in serie aangesloten met de uitgaande lijnen.

In dit systeem wordt een wisselende magnetische flux geïnduceerd. Wanneer de assen van de twee windingen samenvallen, koppelt alle magnetische flux van de primaire winding zich aan de secundaire winding. Hierdoor wordt de maximale spanning in de secundaire winding geïnduceerd.

Wanneer de rotor met 90° wordt gedraaid, is geen deel van de primaire flux gekoppeld aan de secundaire windingen; dus, er is geen flux aanwezig in de secundaire windingen. Als de rotor verder draait, wordt de richting van de geïnduceerde elektromotorische kracht (emk) in de secundaire negatief. Daardoor voegt de regelaar toe of trekt hij af van de circuitspanning, afhankelijk van de relatieve oriëntatie van de twee windingen binnen de regelaar.

De enkelvoudige fase-spanningsregelaar introduceert geen fasenverschuiving. De primaire windingen zijn geïnstalleerd in gleuven op de oppervlakte van de gelamineerde cilindrische kern. Aangezien ze relatief kleine stromen dragen, hebben ze een kleine geleiderdoorsnede. De rotor van de regelaar bevat compenserende windingen, ook wel tertiaire windingen genoemd.

De magnetische as van de compenserende windingen is altijd 90° weggeroteerd van die van de primaire windingen. Deze configuratie dient om de schadelijke reeksreactantie-effecten van de secundaire windingen te neutraliseren. De secundaire windingen, die in serie zijn aangesloten met de uitgaande lijn, zijn geplaatst in de statorgleuven vanwege hun grotere geleiderdoorsnede-eisen.

Driefase-Inductie Spanningsregelaar

Driefase-inductie spanningsregelaars hebben drie primaire windingen en drie secundaire windingen, die 120° van elkaar verwijderd zijn. De primaire windingen zijn geplaatst in de gleuven van een gelamineerde roterende kern en zijn aangesloten op een driefase AC-stroomvoorziening. De secundaire windingen zijn geplaatst in de gleuven van een gelamineerde statorkern en zijn in serie aangesloten met de belasting.

De regelaar vereist geen aparte primaire en compenserende windingen. Dit komt omdat elke secundaire winding van de regelaar magnetisch gekoppeld is aan één of meer primaire windingen binnen de regelaar. In dit type regelaar wordt een roterend magnetisch veld van constante grootte gegenereerd. Hierdoor heeft de in de secundaire winding geïnduceerde spanning ook een constante grootte. Echter, de fasen van de regelaar veranderen in overeenstemming met de verandering in de positie van de rotor ten opzichte van de stator.

Het fasordiagram van de inductieregelaar is weergegeven in de bovenstaande figuur. Hierin stelt (V1) de netspanning voor, (Vr) is de in de secundaire geïnduceerde spanning, en (V2) staat voor de uitgangsspanning per fase. De uitgangsspanning wordt afgeleid als de fasorsom van de netspanning en de geïnduceerde spanning voor elke rotatiehoek θ.

Als gevolg hiervan is de plaats van het resultaat een cirkel. Deze cirkel is getekend met zijn middelpunt op de top van de netspanningsvector en heeft een straal gelijk aan (Vr). De maximale uitgangsspanning wordt bereikt wanneer de geïnduceerde spanning in fase is met de netspanning. Omgekeerd, de minimale uitgangsspanning wordt verkregen wanneer de geïnduceerde spanning in tegengestelde fase is met de netspanning.

Het volledige fasordiagram voor het driefasegeval is weergegeven in de onderstaande figuur. De terminals gemarkeerd met A, B, en C zijn de ingangsterminals, terwijl a, b, en c de uitgangsterminals van de inductieregelaar zijn. De netspanning en de uitgangslijnspanningen zijn alleen in fase bij de maximale boost- en minimale buck-stand. Voor alle andere standen bestaat er een faserotatie tussen de netspanning en de uitgangsspanning.