Erläuterung der wichtigsten Merkmale von Induktions-Spannungsreglern
Induktions-Spannungsregler werden in Drehstrom-Wechselstrom- und Einphasenarten unterteilt.
Die Struktur eines Drehstrom-Induktions-Spannungsreglers ähnelt der eines Drehstrom-Läuferwicklungs-Asynchronmotors. Die wesentlichen Unterschiede sind, dass der Rotationsbereich des Läufers bei einem Induktions-Spannungsregler begrenzt ist, und die Wicklungen von Ständer und Läufer miteinander verbunden sind. Das Schaltbild eines Drehstrom-Induktions-Spannungsreglers wird in Abbildung 2-28(a) gezeigt, wobei nur eine Phase dargestellt wird.
Wenn Drehstrom-Wechselspannung auf den Ständer des Induktions-Spannungsreglers angewendet wird, entsteht ein rotierendes Magnetfeld im Luftspalt zwischen Ständer und Läufer. Dieses rotierende Magnetfeld schneidet sowohl die Ständerwicklung – was eine Ständer-EMF induziert – als auch die Läuferwicklung – was eine Läufer-EMF induziert. Die Phase der induzierten EMF im Läufer bleibt konstant, während die Phase der induzierten EMF im Ständer sich ändert, wenn der Läufer rotiert. Da die Ständer- und Läufer-Wicklungen miteinander verbunden sind, entspricht die Ausgangsspannung der Summe der induzierten Spannungen im Ständer und im Läufer. Da die Phase der Ständer-Spannung durch die Rotation des Läufers variiert werden kann, ändert sich das Ausmaß der Gesamtausgangsspannung entsprechend, was die Spannungsregelung ermöglicht.
Dieses Prinzip wird in Abbildung 1 veranschaulicht. Wie in Abbildung 1 gezeigt, erreicht die Ausgangsspannung ihren maximalen Wert – doppelt so hoch wie die einzelnen induzierten EMFs –, wenn die ständerinduzierte EMF in Phase mit der läuferinduzierten EMF steht. Wenn die Phasendifferenz zwischen den ständer- und läuferinduzierten EMFs 180° beträgt, fällt die Ausgangsspannung auf Null. Dies erklärt, warum der Läufer eines Induktions-Spannungsreglers nur innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs rotieren muss, um die Phasendifferenz zwischen den ständer- und läuferinduzierten EMFs von 0° bis 180° zu variieren.
Die Struktur eines Einphasen-Induktions-Spannungsreglers wird in Abbildung 2 gezeigt. Die Primärwicklung ist am Ständer angeordnet, und eine kurzgeschlossene Kompensationswicklung befindet sich senkrecht dazu. Die Sekundärserienwicklung ist am Läufer angeordnet. Die magnetische Kraft der Primärwicklung erzeugt ein einphasiges pulsierendes Magnetfeld im Luftspalt des Ständer-Läufer-Kerns. Während der Läufer innerhalb eines Bereichs von 0° bis 180° rotiert, variiert die induzierte EMF in der Sekundärwicklung, was zu einer glatten, stufenlosen Änderung der Ausgangsspannung führt und somit die Spannungsregelung erreicht.
Um Vibrationen und Geräusche, die durch Überlaststöße oder ungleichmäßige magnetische Anziehungskräfte verursacht werden, zu verhindern, ist das Getriebe mit Sicherheits-Brechstiften und elastischen Dämpfungspolstern ausgestattet.
Die Variation des Kurzschlussspannungsverhältnisses bei einem Induktions-Spannungsregler ist sehr groß. Daher kann die Ausgangsspannung plötzlich ansteigen, wenn der Laststrom abrupt abnimmt – dies erfordert besondere Aufmerksamkeit. Die Ausgangsleistung eines Induktions-Spannungsreglers nimmt ab, wenn die Ausgangsspannung reduziert wird. Deshalb muss während des Betriebs eine Überlast vermieden werden, und der sekundäre Ausgangsstrom darf seinen Nennwert nicht überschreiten. Wenn die Eingangsanschlüsse eines Induktions-Spannungsreglers offen liegen und die Ausgangsanschlüsse an einen Stromkreis angeschlossen sind, funktioniert er als variable Spule.
In einem Drehstrom-Induktions-Spannungsregler ändern sich sowohl das Ausmaß als auch die Phase der Ausgangsspannung gleichzeitig. Deshalb dürfen Drehstrom-Induktions-Spannungsregler niemals parallel betrieben werden.
