Hva er induksjonsbaserede spenningsregulatorer?

Hva er induksjons spenningregulatorer?

Definisjon: En induksjons spenningregulator er en type elektrisk maskin. Dens utgangsspenning kan justeres, fra null opp til en bestemt maksimal verdi. Dette området avhenger av viklingforholdet mellom primær- og sekundærviklingen. Primærviklingen er koblet til kretsen som krever spenningsregulering, mens sekundærviklingen er koblet i serie med den samme.

Typer av induksjons spenningregulatorer

Induksjons spenningregulatorer deles hovedsakelig inn i to typer: énfas induksjons spenningregulator og trefas induksjons spenningregulator.

Énfas induksjons spenningregulator

Skjemaet for en énfas induksjons spenningregulator vises nedenfor. Primærviklingen er koblet over énfas strømforsyningen, og sekundærviklingen er koblet i serie med utgående ledninger.

I dette systemet induceres en alternerende magnetisk flate. Når aksene til de to viklingene alignerer, kobler all magnetisk flate fra primærviklingen seg til sekundærviklingen. Dette fører til at maksimal spenning induceres i sekundærviklingen.

Når roteren roteres 90°, kobler ingen del av primærflaten seg til sekundærviklingen; dermed er det ingen flate i sekundærviklingen. Hvis roteren fortsetter å rotere utover dette punktet, blir retningen av den induerte elektromotivkraften (emf) i sekundæren negativ. Dermed legger regulator enten til eller trekker fra kretsspenningen, avhengig av den relative orienteringen av de to viklingene i regulator.

Énfas spenningregulatoren introduserer ikke noen fasforskyvning. Primærviklinger er installert i glefer på overflaten av laminert sylindrisk kjern. Siden de bærer relativt små strømmer, har de en liten leder tverrsnittareal. Roteren i regulator inneholder kompenserende viklinger, også referert til som tertiære viklinger.

Magnetiske aksen til kompenserende viklinger er alltid orientert 90° unna den til primærviklinger. Denne konfigurasjonen har som formål å motvirke den skadelige serie reaktanseffekten av sekundærviklinger. Sekundærviklinger, som er koblet i serie med utgående linje, er plassert i statorglefer på grunn av deres større leder arealbehov.

Trephas induksjons spenningregulator

Trephas induksjons spenningregulatorer har tre primærviklinger og tre sekundærviklinger, som er plassert 120° fra hverandre. Primærviklinger er plassert i glefer av en laminert roterekjerne og er koblet over en trephas AC strømforsyning. Sekundærviklinger er plassert i glefer av en laminert statorkjern og er koblet i serie med belastningen.

Regulatoren krever ikke separate primære og kompenserende viklinger. Dette er fordi hver sekundærvikling i regulatoren er magnetisk koblet til en eller flere primærviklinger i regulator. I denne typen regulator genereres en roterende magnetfelt med konstant størrelse. Dermed har også spenningen induert i sekundærviklingen en konstant størrelse. Imidlertid endrer fasene i regulatoren i henhold til variasjonen i rotorens posisjon i forhold til stator.

Fasordiagrammet for induksjonsregulatoren er vist i figuren ovenfor. Her representerer (V1) strømforsynings spenningen, (Vr) er spenningen induert i sekundæren, og (V2) betegner utgangsspenningen per fase. Utgangsspenningen er beregnet som fasorsummen av strømforsynings spenningen og den induerte spenningen for enhver rotorerdisplasjonsvinkel θ.

Dermed er locusen for resultatet en sirkel. Denne sirkelen er tegnet med sitt senter plassert på spissen av strømforsynings spenningvektor og har en radius lik (Vr). Maksimal utgangsspenning oppnås når den induerte spenningen er i fase med strømforsynings spenningen. Omvendt, minste utgangsspenning oppnås når den induerte spenningen er i antifase med strømforsynings spenningen.

Det komplett fasordiagrammet for trefas tilfellet er vist i figuren nedenfor. Terminalene merket A, B, og C er inngangsterminalene, mens a, b, og c er utgangsterminalene til induksjonsregulator. Strømforsyningen og utgangsstrømlinjespenningen er kun i fase ved maksimal boost og minimum buck posisjoner. For alle andre posisjoner, eksisterer det en fasforskyvning mellom strømlinjespenningen og utgangsspenningen.