2.3. Фазорегуляторы и индукционные регуляторы напряжения
Фазорегулятор. Асинхронная машина с заторможенным фазным ротором может дать со стороны одной из обмоток постоянную по величине, но меняющуюся по фазе ЭДС. Для этого обмотки машины следует включить так, как показано на рис. 2.6, а, а ротор повернуть в любую сторону на угол .
Н
а
такой же угол окажется повернутым вектор
ЭДС вторичной обмотки относительно
вектора первичной ЭДС: в рассматриваемом
случае результирующий поток
в зазоре машины набегает сначала,
например, на обмотку фазы
,
а позже
на обмотку фазы
,
оси которых пространственно смещены
на угол поворота .
Если принять для простоты, что у
рассматриваемой асинхронной машины
,
то
и
.
В этом случае диаграмма напряжений для
одной из фаз примет вид, показанный на
рис. 2.6, б.
Фазорегулятор представляет поворотный трансформатор с регулируемой фазой вторичного напряжения относительно первичного. Поворот ротора осуществляют при помощи червячного редуктора с самоторможением, так как на ротор фазорегулятора при нагрузке действует вращающий момент. Это относится и к другим машинам с заторможенным ротором. Фазорегуляторы применяют главным образом в лабораториях, в частности, при испытании счетчиков электрической энергии различных реле и других приборов и аппаратов.
Трехфазный индукционный регулятор служит для регулирования напряжения трехфазной сети переменного тока. Обмотки регулятора включают по схеме автотрансформатора, и регулятор представляет собой поворотный автотрансформатор.
Обмотки
статора и ротора асинхронной машины
можно соединить, как показано на рис.
2.7, а,
и подключить обмотку ротора к сети
напряжением
.
Ток обмотки ротора создаст вращающееся
магнитное поле, которое индуктирует в
каждой обмотке ЭДС
и
.
Эти ЭДС, оставаясь неизменными по
величине, могут отличаться по фазе.
При
совпадении осей обмоток статора и ротора
сдвига фаз между ЭДС
и
нет (рис. 2.7, б).
Напряжение на выходных зажимах определится
арифметической суммой ЭДС
и
и достигнет максимального значения
(
).
П
ри
повороте ротора на некоторый угол
вектор ЭДС опережает или отстает на тот
же угол относительно ЭДС
.
При повороте ротора на 180
векторы ЭДС
и
направлены встречно и выходное напряжение
равно разности этих ЭДС. В общем случае
напряжение на выходных зажимах
определяется векторной суммой:
(2.31)
и при равенстве эффективных витков статорной и роторной обмоток может плавно изменяться от нуля (при = 180) до двойного линейного напряжения сети (при = 0).
Индукционные регуляторы по своей работе аналогичны автотрансформаторам, и их электромагнитная (расчетная) мощность тем меньше проходной (полезной), чем ниже пределы регулирования напряжения. Преимуществом регуляторов является плавное регулирование напряжения в широких пределах. К недостаткам этих машин следует отнести:
искажение формы кривой ЭДС (и выходного напряжения)
зубцовыми и высшими гармониками магнитного поля;
возникновение вращающих моментов на валу при ≠ 0;
расхождение по фазе напряжений перед регулятором и за ним.
Последние два недостатка устраняют, сдвоив регуляторы, т. е. жестко соединив их валы и изменив порядок чередования фаз в одной из машин.
В. ВРАЩАЮЩИЙСЯ РОТОР