อะไรคือ Induction Voltage Regulators？

อะไรคืออินดักชันโวลต์เรกูล레이เตอร์?

คำนิยาม: อินดักชันโวลต์เรกูล레이เตอร์เป็นเครื่องจักรไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ซึ่งสามารถปรับแรงดันไฟฟ้าที่ออกมาระหว่างศูนย์ถึงค่าสูงสุดที่กำหนดไว้ได้ ช่วงนี้ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนจำนวนรอบของวงจรปฐมภูมิกับวงจรทุติยภูมิ วงจรปฐมภูมิเชื่อมต่อกับวงจรที่ต้องการควบคุมแรงดัน ส่วนวงจรทุติยภูมิเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรเดียวกัน

ประเภทของอินดักชันโวลต์เรกูล레이เตอร์

อินดักชันโวลต์เรกูล레이เตอร์แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก คือ อินดักชันโวลต์เรกูลเลเตอร์เฟสเดียว และอินดักชันโวลต์เรกูลเลเตอร์สามเฟส

อินดักชันโวลต์เรกูลเลเตอร์เฟสเดียว

แผนภาพแสดงโครงสร้างของอินดักชันโวลต์เรกูลเลเตอร์เฟสเดียวตามรูปด้านล่าง วงจรปฐมภูมิเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานไฟฟ้าเฟสเดียว และวงจรทุติยภูมิเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับสายออก

ในระบบดังกล่าว ฟลักซ์แม่เหล็กสลับเกิดขึ้น เมื่อแกนของวงจรทั้งสองตรงกัน ฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดจากวงจรปฐมภูมิจะเชื่อมโยงกับวงจรทุติยภูมิ ทำให้แรงดันสูงสุดถูกเหนี่ยวนำในวงจรทุติยภูมิ

เมื่อโรเตอร์หมุนไป 90° ไม่มีส่วนใดของฟลักซ์แม่เหล็กจากวงจรปฐมภูมิเชื่อมโยงกับวงจรทุติยภูมิ ดังนั้นไม่มีฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรทุติยภูมิ หากโรเตอร์หมุนต่อไป ทิศทางของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (emf) ในวงจรทุติยภูมิจะกลายเป็นลบ ดังนั้น เรกูลเลเตอร์จะเพิ่มหรือลดแรงดันในวงจร ขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของวงจรทั้งสองภายในเรกูลเลเตอร์

อินดักชันโวลต์เรกูลเลเตอร์เฟสเดียวไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟส วงจรปฐมภูมิถูกติดตั้งในช่องบนผิวของแกนกระบอกที่มีแผ่นเหล็กชุบ ด้วยเหตุที่มีกระแสไฟฟ้าที่ผ่านน้อย จึงมีพื้นที่ตัดขวางของคอนดักเตอร์ที่เล็ก โรเตอร์ของเรกูลเลเตอร์ประกอบด้วยวงจรชดเชย หรือเรียกว่าวงจรทุติยภูมิ

แกนแม่เหล็กของวงจรชดเชยจะมีทิศทางห่าง 90° จากแกนของวงจรปฐมภูมิ การจัดวางนี้ใช้เพื่อต้านทานผลของความต้านทานอนุกรมที่เป็นลบของวงจรทุติยภูมิ วงจรทุติยภูมิที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับสายออก จะตั้งอยู่ในช่องของสเตเตอร์เนื่องจากต้องการพื้นที่ตัดขวางของคอนดักเตอร์ที่ใหญ่

อินดักชันโวลต์เรกูลเลเตอร์สามเฟส

อินดักชันโวลต์เรกูลเลเตอร์สามเฟสมีวงจรปฐมภูมิสามวงจรและวงจรทุติยภูมิสามวงจร ซึ่งมีระยะห่าง 120° ระหว่างกัน วงจรปฐมภูมิถูกติดตั้งในช่องของแกนโรเตอร์ที่มีแผ่นเหล็กชุบ และเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานไฟฟ้า AC สามเฟส วงจรทุติยภูมิถูกติดตั้งในช่องของแกนสเตเตอร์ที่มีแผ่นเหล็กชุบ และเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับโหลด

เรกูลเลเตอร์ไม่จำเป็นต้องมีวงจรปฐมภูมิและวงจรชดเชยแยกกัน เนื่องจากวงจรทุติยภูมิแต่ละวงจรของเรกูลเลเตอร์มีการเชื่อมโยงแม่เหล็กกับวงจรปฐมภูมิหนึ่งวงจรหรือมากกว่าภายในเรกูลเลเตอร์ ในการทำงานของเรกูลเลเตอร์นี้ สนามแม่เหล็กที่หมุนและมีขนาดคงที่จะถูกสร้างขึ้น ดังนั้น แรงดันที่เหนี่ยวนำในวงจรทุติยภูมิจะมีขนาดคงที่ แต่เฟสของเรกูลเลเตอร์จะเปลี่ยนแปลงตามตำแหน่งของโรเตอร์เทียบกับสเตเตอร์

แผนภาพเวกเตอร์ของอินดักชันเรกูลเลเตอร์แสดงในรูปด้านบน โดย \(V_1\) แทนแรงดันไฟฟ้าที่มา, \(V_r\) คือแรงดันที่เหนี่ยวนำในวงจรทุติยภูมิ, และ \(V_2\) คือแรงดันที่ออกในแต่ละเฟส แรงดันที่ออกจะได้จากการรวมเวกเตอร์ของแรงดันที่มาและแรงดันที่เหนี่ยวนำสำหรับมุมการเลื่อนของโรเตอร์ \(\theta\)

ดังนั้น แนวของการรวมเวกเตอร์จะเป็นวงกลม วงกลมนี้วาดโดยมีศูนย์กลางอยู่ที่ปลายเวกเตอร์ของแรงดันที่มา และมีรัศมีเท่ากับ \(V_r\) แรงดันที่ออกสูงสุดจะได้เมื่อแรงดันที่เหนี่ยวนำอยู่ในเฟสเดียวกับแรงดันที่มา แต่แรงดันที่ออกต่ำสุดจะได้เมื่อแรงดันที่เหนี่ยวนำอยู่ในเฟสตรงข้ามกับแรงดันที่มา

แผนภาพเวกเตอร์ที่สมบูรณ์สำหรับกรณีสามเฟสแสดงในรูปด้านล่าง ตัวระบุ A, B, และ C เป็นขาเข้า ส่วน a, b, และ c เป็นขาออกของอินดักชันเรกูลเลเตอร์ แรงดันที่เข้าและแรงดันที่ออกจะอยู่ในเฟสเดียวกันเฉพาะที่ตำแหน่งสูงสุดและต่ำสุด สำหรับตำแหน่งอื่น ๆ จะมีการเปลี่ยนแปลงเฟสระหว่างแรงดันที่เข้าและแรงดันที่ออก