4.7.2. Струми й потужність індукційного регулятора

Для спрощення міркувань знехтуємо спадом напруги на первинній та вторинній обмотках індукційного регулятора.

На рис. 4.9 подані напрями струмів ĺ₁ та ĺ₂ в обмотках ротора й статора у початковому положенні . Ці струми створюють МРС F₁ та F₂, які спрямовані, як і в звичайному трансформаторі, зустрічно. За умови рівноваги МРС

.

Індукційний регулятор дозволяє плавно регулювати напругу з навантаженням в широких межах. Умови ізоляції обмоток статора й ротора в пазах обмежують застосування індукційних регуляторів мережами з напругою 6-12 кВ, але в окремих випадках їх виконують на напругу до 18 кВ і більше.

Говорячи про потужність індукційного регулятора, слід розрізняти його зовнішню на внутрішню повні потужності.

Зовнішня потужність – це та, яку до індукційного регулятора підводять або відводять.

Частина зовнішньої потужності, яка трансформується регулятором, є його внутрішньою потужністю. За її допомогою визначаються розміри регулятора. Звичайно на щитку наводять обидві потужності регулятора та межі регулювання напруги.

Важливе значення мають умови охолодження індукційного регулятора. При малих потужностях та для не великих напруг регулятори виконуються з повітряним природним або штучним охолодженням. Регулятори середньої та великої потужності найчастіше виконуються з масляним охолодженням. Регулятор ставлять вертикально, щоб використати природний рух охолоджуючого масла у вертикальних каналах.

4.7.3. Здвоєний індукційний регулятор

У п. 4.7.2 розглянуто окремий регулятор. Напруги U₁, U₂ такого регулятора відрізняються одна від одної за величною та фазою. Тому процес регулювання неможливий при паралельній роботі регулятора зі звичайним трансформатором. Крім того, на валу окремого регулятора виникають при деяких положеннях ротора значні обертаючі моменти, на які повинні бути розраховані пристосування для привода й гальмування регулятора.

Мережа (статори)

до навантаження ротори

а) б)

Рис. 4.11. Схема здвоєного індукційного регулятора (а) та його векторна діаграма (б)

Щоб усунути ці недоліки, два окремих регулятора можливо з’єднати в один здвоєний індукційний регулятор за схемою рис. 4.11, а. Ротори закріплені на одному валу, а їхні обмотки увімкнені до мережі паралельно. Порядок чергування фаз обмоток статора й ротора одного з регуляторів змінюється на зворотний перемиканням кінців двох фаз таким чином, що при повороті ротора одного з регуляторів за напрямом обертання поля ротор іншого регулятора повертається проти напряму обертання свого поля. При повороті роторів у якийсь бік ЕРС статорів будуть зсовуватись у протилежні напрями (рис. 4.11, б). Якщо знехтувати спадами напруг в регуляторі, то напруга U₂ завжди співпадає за фазою з напругою U₁. Моменти, створювані кожним з окремих регуляторів, спрямовані в протилежні боки, й тому результуючий момент на валу здвоєного регулятора дорівнює нулеві.

4.7.4. Індукційний регулятор зі з’єднанням обмоток у спільний трикутник. Фазорегулятор

Пофазно послідовно з’єднані обмотки статора й ротора загальмованої асинхронної машини можливо з’єднати у спільний трикутник (рис. 4.12) та увімкнути вершини А, В, С трикутника до мережі з U₁=const.

Рис. 4.12. Схема індукційного регулятора зі з’єднанням обмоток у трикутник

Тоді при повороті ротора машини напруга U₂ між затискачами а, в, с буде змінюватись за величиною, а в загальному випадку й за фазою.

а) б) в)

Рис. 4.13. Діаграми напруг індукційного регулятора зі з’єднанням обмоток у трикутник при однакових числах витків у статорі й роторі

Якщо ефективні числа витків статора й ротора дорівнюють одне одному і якщо знехтувати спадами напруг на активних та індуктивних опорах обмоток, то кут зсуву напруги U₂ відносно U₁ становить 180⁰ або 0⁰. На рис. 4.13 подані діаграми напруг регулятора для цього випадку, для кількох значень кута повороту ротора регулятора.

На рис. 4.13 трикутник АВС є системою незмінних лінійних первинних напруг. При будь-яких значеннях кута геометрична сума ЕРС фази статора Е_с і фази ротора Е_р одного плеча трикутника повинна дорівнювати (зі зворотним знаком) первинній лінійній напрузі цього плеча. Зі зміною кута змінюється зсув фаз та величина ЕРС Е_с і Е_р. Тому величина трикутника авс вторинних напруг буде змінюватись.

Пропорційно ЕРС Е_с і Е_р змінюється також основний магнітний потік регулятора, тоді як в регуляторі, розглянутому в п. 4.7.1, потік залишається практично постійним.

Фазорегулятор є асинхронною машиною із загальмованим ротором, з’єднаною за схемою рис. 4.14. Повертаючи ротор відносно статора, плавно змінюють фазу ЕРС ротора, не змінюючи її за величиною. Фазорегулятор застосовується в лабораторних умовах.

Рис. 4.14. Схема фазорегулятора