Nøkkeltrinn i induksjons spenningregulatorer forklart

Induktionsspenningregulatører er klassifisert som trefase AC- og enefasetyper.

Strukturen til en trefase induksjonsspenningregulatør er lik den til en trefase spoleløs induksjonsmotor. De viktigste forskjellene er at rotasjonens rekkevidde i en induksjonsspenningregulatør er begrenset, og stator- og rotorvindingene er koblet sammen. Det interne koblingsdiagrammet for en trefase induksjonsspenningregulatør vises i figur 2-28(a), som illustrerer bare én fase.

Når trefase AC-strøm påføres statoren i induksjonsspenningregulatøren, dannes et roterende magnetfelt i luftgappen mellom stator og rotor. Dette roterende magnetfeltet skjærer både statorvindingen—som inducerer en stator EMF—and rotorvindingen—som inducerer en rotor EMF. Fasen av den induserte EMF-en i rotoren forblir konstant, mens fasen av den induserte EMF-en i statoren endrer seg når rotoren roterer. Siden stator- og rotorvindingene er koblet sammen, er utgangsspenningen summen av de induserte spenningene i stator og rotor. Fordi fasen av statorspenningen kan variere ved rotasjon av rotoren, endres størrelsen på den totale utgangsspenningen dermed, og det oppnås spenningstilpasning. 

Dette prinsippet er illustrert i figur 1. Som vist i figur 1, når den statorinduserte EMF-en er i fase med den rotorinduserte EMF-en, når utgangsspenningen sin maksimale verdi—dobbelt så stor som den individuelle induserte EMF-en. Når fasedifferansen mellom stator- og rotor-EMF-ene er 180°, blir utgangsspenningen null. Dette forklarer hvorfor rotoren i en induksjonsspenningregulatør bare trenger å rotere innenfor en begrenset vinkelrekkevidde—tilstrekkelig til å variere fasedifferansen mellom stator- og rotorinduserte EMF-er fra 0° til 180°.

Strukturen til en enefase induksjonsspenningregulatør vises i figur 2. Primærvindingen er montert på statoren, og en kortsluttet kompenseringsvinding er plassert vinkelrett på den. Sekundærsammenkoblet vindingen er beliggende på rotoren. Magnetisk drivkraften fra primærvindingen produserer et enefase pulsiverende magnetfelt i luftgappen mellom stator-rotorkjernen. Når rotoren roterer innenfor et område på 0° til 180°, varierer den induserte EMF-en i sekundærvindingen, noe som resulterer i en jevn, trinnløs endring i utgangsspenningen og dermed oppnås spenningstilpasning.

For å unngå vibrasjon og støy forårsaket av overlastsprang eller ubalansert magnetisk trekking, er girmekanismen utstyrt med sikkerhetsklipp og elastiske vibrasjonsdempende plater.

Kortslutningsimpedansens spenningendringsforhold i en induksjonsspenningregulatør er svært stort. Dermed kan utgangsspenningen øke brått hvis laststrømmen plutselig synker—det krever spesiell oppmerksomhet. Utgangseffekten av en induksjonsspenningregulatør minker når utgangsspenningen reduseres. Derfor må overlasting unngås under drift, og sekundær utgangsstrøm må ikke overstige dens nominelle verdi. Hvis inngangsterminalene til en induksjonsspenningregulatør holdes åpne mens utgangsterminalene er koblet til et kretssystem, fungerer den som en variabel induktor.

I en trefase induksjonsspenningregulatør endres både størrelsen og fasen av utgangsspenningen samtidig. Derfor skal trefase induksjonsspenningregulatører aldri drives parallelt.