Индукционный регулятор - Induction regulator
An регулятор индукции является переменный ток электрическая машина, чем-то похожая на Индукционный двигатель, который может обеспечить бесступенчатый выход Напряжение. Индукционный регулятор был одним из первых устройств, используемых для регулирования напряжения в электрических сетях. С 1930-х годов он был заменен в приложениях распределительной сети на кран трансформатор. Его использование в настоящее время в основном ограничивается электрическими лабораториями, электрохимическими процессами и дуговая сварка. С небольшими вариациями его настройку можно использовать как фазосдвигающий силовой трансформатор.
Строительство
Однофазный регулятор индукции имеет (первичную) обмотку возбуждения, подключенную к источнику напряжения питания, намотанную на магнитопровод, который может вращаться. Стационарная вторичная обмотка включена последовательно с регулируемой цепью. Когда обмотка возбуждения поворачивается на 180 градусов, индуцированное в последовательной обмотке напряжение изменяется от добавляемого к напряжению питания до противодействия ему. Путем выбора соотношения числа витков на обмотках возбуждения и последовательной обмотке диапазон напряжения можно регулировать, например, на плюс или минус 20% от напряжения питания.
В трехфазный регулятор индукции можно рассматривать как раневой Индукционный двигатель. Ротор не может свободно вращаться, и его можно механически сдвинуть с помощью червячный редуктор. Остальная часть конструкции регулятора повторяет конструкцию вращающегося ротора. Индукционный двигатель с трехфазным статором с прорезями и трехфазным ротором с намоткой. Поскольку ротор не может поворачиваться более чем на 180 градусов, механически выводы ротора могут быть подключены гибкими кабелями к внешней цепи. Если обмотка статора является двухполюсной, перемещение ротора на 180 градусов физически изменит фазу индуцированного напряжения на 180 градусов. Четырехполюсная обмотка требует всего 90 градусов физического движения, чтобы произвести фазовый сдвиг на 180 градусов.
Поскольку крутящий момент создается взаимодействием магнитных полей, подвижный элемент удерживается таким механизмом, как червячный редуктор. Ротор можно вращать с помощью маховика, прикрепленного к машине, или можно использовать электродвигатель для дистанционной или автоматической регулировки положения ротора.
В зависимости от области применения соотношение количества оборотов ротора и статора может варьироваться.
Работающий
Поскольку однофазный регулятор изменяет только магнитный поток, связывающий обмотку возбуждения и последовательную обмотку, он не вносит фазовый сдвиг между напряжением питания и напряжением нагрузки. Однако изменяющееся положение подвижного элемента в трехфазном регуляторе действительно создает фазовый сдвиг. Это может вызвать беспокойство, если цепь нагрузки может быть подключена к более чем одному источнику питания, поскольку циркулирующие токи будут протекать из-за фазового сдвига.
Если клеммы ротора подключены к трехфазная электроэнергия сеть, а вращающееся магнитное поле будет загнан в магнитный сердечник. Результирующий поток будет производить ЭДС на обмотках статора с той особенностью, что если ротор и статор физически сдвинуты на угол α, то электрический фазовый сдвиг обеих обмоток тоже будет α. Принимая во внимание только основную гармонику и игнорируя сдвиг, следующие правила уравнения:
Где ξ - коэффициент намотки, постоянная, связанная с конструкцией обмоток.
Если обмотка статора подключена к первичной фазе, общее напряжение, наблюдаемое со стороны нейтрали (N), будет суммой напряжений на обеих обмотках ротора и статора. Перевод этого на электрический фазоры, оба вектора связаны. Однако между ними существует угловое смещение α. Поскольку α можно свободно выбирать между [0, π], оба вектора можно складывать или вычитать, так что все значения между ними достижимы. Первичная и вторичная не изолированы. Также постоянным является соотношение величин напряжений между ротором и статором; результирующее напряжение изменяется из-за углового смещения индуцированного напряжения последовательной обмотки.
Преимущества
Выходное напряжение можно непрерывно регулировать в пределах номинального диапазона. Это явное преимущество перед трансформаторами ответвлений, у которых выходное напряжение принимает дискретные значения. Также напряжение легко регулируется в рабочих условиях.
Недостатки
По сравнению с трансформаторами ответвлений, индукционные регуляторы дороги, с меньшим КПД, высокими токами холостого хода (из-за воздушного зазора) и ограниченным напряжением до менее 20 кВ.
Приложения
Индукционный регулятор для электрических сетей обычно рассчитан на номинальное напряжение 14 кВ и ± (10-15)% от регулирования, но его использование сократилось. В настоящее время его основное применение - в электрических лабораториях и дуговая сварка.
Смотрите также
Библиография
- Арнольд, Арчибальд (1946). Современный инженер-электрик, том II, четвертое издание. Издательская компания "Кэкстон", Лимитед. С. 163–166.
- Хьюстон, Эдвин Дж. (1902). Последние типы динамо-электрических машин. П. Ф. Кольер и сын. С. 564–567.
- Финк, Дональд Г. (1978). Стандартное руководство для инженеров-электриков, одиннадцатое издание. Макгроу-Хилл. С. 10.94–10.95. ISBN 0-07-020974-X.
