Индукционный регулятор принцип работы

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО РЕГУЛЯТОРА

Цель работы: изучить конструкцию и принцип действия индукционного регулятора

Индукционный регулятор представляет собой асинхронную машину с заторможенным ротором, регулирующую напряжение в широких пределах.

В роторе регулятора помещается фазная обмотка. Напряжение регулируется поворотом ротора. При этом изменяется сдвиг фаз между ЭДС, которые создаются вращающимся магнитным полем в фазах обмоток статора и ротора.

Для поворота и торможения ротора служит червячная передача с самоторможением (в такой передаче тангенс угла наклона винтовой линии червяка меньше коэффициента, трения).

Схема трехфазного индукционного регулятора показана на рисунке 30.1.

Схема соединения индуктивного регулятора

Рисунок 30.1 – Схема трехфазного индукционного регулятора

Обмотки статора началами фаз подключены к трем проводам сети источника энергии с напряжением . К той же сети через скользящие контакты щеток и колец подключена трехфазная обмотка ротора, соединенная звездой. Обмотки статора концами фаз соединены с сетью приемника энергии, напряжение которой может изменяться в широких пределах с помощью индукционного регулятора,

Возможна схема регулятора, при которой обмотки статора соединены звездой (или треугольником), а обмотки ротора включены между сетями источника и приемника энергии. Недостаток такой схемы – наличие двух комплектов контактных колец. Для устранения скользящих контактов обмотки ротора соединяют гибкими проводниками с сетями приемника и источника энергии, а на роторе ставят ограничитель» не позволяющий повернуть ротор на 360°.

При включении регулятора в сеть U трехфазная обмотка ротора создает вращающееся магнитное ноле, которое индуктирует ЭДС в фазах обмоток статора ( ) и ротора ( ). Если пренебречь падением напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях обмотки ротора, то для фазных значений приложенного напряжения и ЭДС ротора можно записать, что

(справедливо для любого положения ротора).

Таким образом, вектор ЭДС равен и противоположен вектору при любом положении ротора в пространстве.

Если ротор занимает такое положение, при котором оси катушек статора и ротора совпадают, то и ЭДС, индуктируемые вращающимся магнитным полем: в обмотках статора и ротора, также, совпадают по фазе, то есть вектор совпадает с вектором и направлен противоположно вектору .

Если повернуть ротор на какой-либо угол по направлению вращения магнитного поля, то силовые линии вращающегося поля пересекают витки катушек статора раньше, чем витки катушек ротора. Тогда ЭДС статора опережает по фазе ЭДС ротора, то есть вектор ЭДС статора неизменный по величине, окажется повернутым на угол , относительно неизменного вектора , равного вектору с обратным знаком.

При повороте ротора против поля ЭДС статора будет отставать по фазе от ЭДС ротора. Изменяя угол поворота ротора, мы будем менять угол между векторами фазных ЭДС статора и ротора, и если непрерывно поворачивать ротор, то вектор ЭДС статора будет изменять свое положение так, что конец этого вектора опишет окружность радиусом из точки А, являющейся концом вектора , как это показано на векторной диаграмме (рисунок 30.3),

Рисунок 30. 3 – Векторная диаграмма для одной фазы индукционного регулятора

построенной для одной фазы регулятора.

Напряжение зависит не только от приложенного напряжения но также и от ЭДС статора так что оно определится как геометрическая сумма и то есть = + .

Численное значение напряжения:

При повороте ротора от 0 до 180° может быть получено любое напряжение на выходе в пределах от , (при — 0°) до (при = 180).

Если выполнить регулятор с коэффициентом трансформации равным единице, то есть то и и, следовательно, такой регулятор дает возможность регулировать напряжение на выходе в пределах от нуля до двойного напряжения сети.

Возможность равномерного изменения напряжения в широких пределах — очень ценное свойство, благодаря которому этот регулятор широко применяют. Однако регулятор обладает рядом недостатков, которые выражаются в следующем:

1) регулируемое напряжение изменяется не только по величине, но и по фазе, что не позволяет включать этот регулятор параллельно с каким-либо другим регулятором;

2) на валу регулятора создаются большие вращающие моменты, вызывающие необходимость в громоздкой механической передаче с самоторможением;

3) обмотки регулятора имеют большие индуктивные сопротивления, которые приводят к значительному изменению напряжения при колебаниях нагрузки;

4) за счет наличия воздушного зазора между статором и ротором в регуляторе, так же как и в любой асинхронной машине, оказывается большим реактивный намагничивающий ток, и регулятор имеет низкий .

Первые два недостатка — изменение фазы напряжения и механические силы на валу регулятора — в устройствах большой мощности устраняются сдвоенными регуляторами, векторы ЭДС статорных обмоток которых поворачиваются в противоположных направлениях при повороте ротора.

Характер изменения вторичного напряжения при повороте ротора показан на рисунок 30.4.

Рисунок 30.4 – Изменения вторичного напряжения при повороте ротора регулятора

Векторная диаграмма напряжений регулятора при заданном угле поворота ротора, приведена на рисунок 30.5.

Рисунок 30.5 – Векторная диаграмма напряжений регулятора при заданном угле поворота ротора

Индукционный регулятор может быть использован и для регулировки угла сдвига фаз между двумя напряжениями. Достаточно переключить обмотки регулятора, как это показано на рисунке 30.6.

Рисунок 30.6 – Трехфазный поворотный трансформатор регулятор фаз

Векторная диаграмма напряжений регулятора, соответствующая такой схеме включения, приведена на рисунке 30.7.

Рисунок 30.7 — Векторная диаграмма напряжений регулятора фаз при заданном угле поворота ротора

Следует иметь в виду, что регулятор используют при автотрансформаторной схеме и, следовательно, его регулируемая или выходная мощность , отдаваемая приемникам энергии, не равна номинальной или габаритной мощности .

Между этими мощностями так же, как в автотрансформаторе, имеет место следующее соотношение:

или

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Где применяются индукционные регуляторы?

2. Как могут быть включены обмотки регулятора и к чему это приводит?

3. Для чего необходима в конструкции индукционного регулятора червячная передача с самоторможением?

4. Чем отличается схема включения обмоток регулятора для изменения фазы, от схемы для изменения напряжения?

5. Чем определяется номинальная мощность на выходе индукционного регулятора?

Индукционный регулятор

К вольтодобавочным устройствам регулируемого напряжения могут быть отнесены индукционные регуляторы, автотрансформаторы плавно регулируемого напряжения, вольтодобавочные трансформаторы и линейные регуляторы, являющиеся наиболее приемлемыми аппаратами для регулирования напряжения в распределительных сетях потребителей.

Индукционный регулятор, или потециалрегулятор, является механически заторможенным асинхронным двигателем с фазным ротором. Торможение осуществляется червячной передачей, позволяющей производить плавны поворот обмотки ротора относительно обмотки статора. Трехфазная обмотка статора расчленяется на отдельные фазы и включается в сеть последовательно с потребителем. Обмотка фазного ротора замыкается наглухо на кольцо, а началами подключается параллельно обмотке статора в сеть. При такой схеме обмотка ротора оказывается первичной и трехфазный намагничивающий ток создает в ней вращающееся магнитное поле.

Обмотка статора через воздушный зазор оказывается магнитосвязанной с вращающимся полем, и в обеих обмотках наводится ЭДС Е1 и Е2, совпадающие по фазе. Одна из этих ЭДС Е1 всегда направлена встречно фазному напряжению сети, а вторая Е2, наводимая в обмотке статора, складывается с напряжением потребителя.

Управление индукционным регулятором осуществляется вручную или дистанционно от вспомогательного электродвигателя. таким образом, результирующее напряжение у потребителя можно плавно регулировать. Величина фазного напряжения у потребителя может меняться в пределах U2ф=U1ф±Е2, где Е2 соответствует добавочному напряжению. Индукционные регуляторы могут быть применены в линиях напряжением 0,38-6 кВ, питающих отдельный приемник или группу приемников, требующих по режиму своей работы стабилизированного или меняющегося в широких пределах напряжения.

К основным недостаткам индукционных регуляторов следует отнести возможность их эксплуатации только в кратковременных или повторно-кратковременных режимах, большие потери мощности 3,5-4 %, низкий коэффициент мощности 0,55-0,65.

Необходимая мощность трехфазного индукционного регулятора, используемого для повышения напряжения, определяется зависимостью:

Uн.макс — напряжение на стороне нагрузки, В;

Uс — подводимое напряжение сети, В;

Iн — ток нагрузки, А.

Регулируемые автотрансформаторы. Промышленностью выпускаются автотрансформаторы в однофазном и трехфазном исполнениях с подвижной катушкой для плавного регулирования напряжения. Принцип действия автотрансформаторов основан на изменении относительного положения обмоток или перемещении подвижной короткозамкнутой катушки, благодаря чему изменяется степень индуктивной связи между обмотками. Перемещение обмоток или катушки производится ручным или моторным приводом. Регулирование напряжения производится в широких пределах в разных вариантах, например от 10 до 100 % или от 280 до 50 % и др. под нагрузкой. Относительно небольшая мощность, от 16 до 400 кВА, а также широкие пределы регулирования затрудняют применение указанных автотрансформаторов в распределительных сетях. Наибольшее применение они могут найти там. где регулирование напряжения производится не с целью поддержания его на заданном уровне, а обусловлено режимом работы самого потребителя, например в испытательных установках, в пусковых устройствах и т.д.

Вольтодобавочные трансформаторы. В настоящее время термин «вольтодобавочный трансформатор» сохранился только за серией специальных регулировочных трансформаторов типа ВРТДНУ, предназначенных для включения в нейтраль автотрансформаторов старых типов, не имеющих встречного РПН в нейтрали или на стороне среднего напряжения. Указанная серия автотрансформаторов выпускается на мощность 120-750 МВА и используется поэтому только на подстанциях систем.

Устройство состоит из двух самостоятельных аппаратов — последовательного трансформатора, первичная обмотка которого включается в рассечку линии с помощью шести линейных вводов, и специального регулировочного трансформатора или автотрансформатора. Напряжение на регулируемой стороне за последовательным трансформатором отличается от напряжения со стороны питания на величину добавочной ЭДС в первичной обмотке последовательного трансформатора. Добавочная ЭДС может совпадать с основным напряжением по фазе или быть сдвинутой относительно его по фазе. Угол сдвига при этом зависит от схемы включения регулировочного трансформатора, питающего вторичную обмотку последовательного трансформатора. Регулирование с совпадением напряжений по фазе называют продольным, а со сдвигом — поперечным. Вольтодобавочный трансформатор принято характеризовать проходной мощностью, то есть мощностью, передаваемой по линии, в которую включена последовательная обмотка, и собственной мощности самого подпиточного устройства.

Собственная мощность Sm связана с проходной S соотношением:

n — число ступеней регулирования питающего трансформатора;

— процентное изменений напряжения каждой ступени.

Потери холостого хода в таком устройстве невелики, ввиду того что в настоящее время бустер-трансформаторы не выпускаются промышленностью, их заменяют более совершенными линейными регуляторами.

Линейные регуляторы напряжения. Одним из типов трехфазных вольтодобавочных устройств, позволяющих осуществлять регулирование напряжение в радиальных линиях, являются линейные регуляторы типа ЛТМ. Линейные регуляторы работают по автотрансформаторной схеме и представляют собой маслонаполненную конструкцию, имеющую шесть линейных выводов для включения регулятора в рассечку линии в любой ее точке. Линейные регуляторы проектируются на проходную мощность 400-630 кВА, РПН±10 %, на шесть регулировочных ступеней 6-36 кВ, на 1600-6300 кВА, РПН±10 %, восемь ступеней 6-10 кВ и на 16-10 МВА, РПН±15 %, напряжением 6,3-36,75 кВ.

Конструктивно переключатель ответвлений РНТ располагается внутри бака, приводной механизм — снаружи бака на корпусе, а устройство автоматического регулирования находится в отдельном шкафу, удаленном на 5 м от регулятора. Линейные выводы регулятора А1-А2, И1-И2 и С1-С2 расположены на крышке. Питание шкафа автоматического регулирования и привода осуществляется от специальной обмотки автотрансформатора.

Индукционный регулятор напряжения и фазорегулятор

Асинхронные машины специального назначения

Индукционный регулятор напряжения (ИР) представляет собой асинхронную машину с фазным ротором, предназначенную для плавного регулиро­вания напряжения. Рассмотрим работу трехфазного ИР, получившего преимущественное применение. Ротор ИР заторможен посредством червячной пере­дачи, которая не только удерживает его в заданном положении, но и позволяет плавно поворачивать его относительно статора. Обмотки статора и ротора в ИР имеют автотрансформаторную связь (рис. 17.1, а), поэтому ИР иногда называют поворотным авто­трансформатором.

Напряжение сети U₁подводится к обмотке ротора, при этом ротор создает вращающееся магнитное поле, наводящее в обмотке ротора ЭДС = — , а в об­мотке статора — ЭДС (рис. 17.2, а).

Фазовый сдвиг этих ЭДС относительно друг друга зависит от взаимного пространственного по­ложения осей обмоток статора и ротора, определяе­мого углом α. При α = 0 оси обмоток совпадают, вращающееся поле одновременно сцепляется с обеими обмотками и ЭДС и совпадают по фазе (при этом и находятся в противофазе). При α = 180 эл. град ЭДС и окажутся в про­тивофазе ( и совпадают по фазе). Если пре­небречь внутренними падениями напряжения, то напряжение на выходе ИР определяется геометриче­ской суммой:

= ­­+ (17.1)

При повороте ротора концы векторов и описывают окружность (рис. 17.2, б), при этом изменяется от = — при α = 0 до = + при α = 180 эл. град (рис. 17.2, в). Поворот ротора осуществляется либо вручную штурвалом, либо дистанционно включением исполнительного двигателя.

ИР применяются во всех случаях, где необходима плавная ре­гулировка напряжения, например в лабораторных исследованиях.

Фазорегулятор (ФР). Предназначен для изменения фазы вто­ричного напряжения относительно первичного при неизменном вторичном напряжении. В отличие от ИР об­мотки ротора и статора ФР электрически не соединены друг с дру­гом, т. е. имеют транс­форматорную связь (см. рис. 17.1, б),поэтому ФР иногда называют поворотным транс­форматором.

Изменение фазы вторичного напряже­ния осуществляется поворотом ротора от­носительно статора. Первичной обмоткой в ФР обычно является обмотка статора. Фазорегуляторы приме­няются в устройствах автоматики (для фазового управления) и измерительной технике

( для проверки ваттметров и счетчиков).

Рис. 17.1. Схемы соединения индукционного

регулятора напряжения (а) и фазорегулятора (б)

ответы к экзамену / пацантрэ / 1-25 / 18 Индукционный регулятор напряжения и фазовращатель

18 Индукционный регулятор напряжения

Индукционные регуляторы напряжения представляют собой заторможенный асинхронный двигатель с фазным ротором. Им можно регулировать напряжение в широких пределах. Статорная и роторная обмотки в регуляторе соединены электрически, но так, чтобы они могли быть смещены относительно друг друга поворотом ротора.

Индукционный регулятор напряжения

При подключении индукционного регулятора к сети вращающийся магнитный поток наводит в обмотках статора и ротора ЭДС E₁ и E₂. При совпадении осей в обмотках ЭДС E₁ и E₂ совпадают по фазе, а на выходных зажимах регулятора устанавливается максимальное значение напряжения.

При повороте ротора оси обмоток поворачиваются на некоторый угол a. На такой же угол смещается и вектор E₂. При этом напряжение на выходе уменьшается. Поворотом ротора на угол 180° мы устанавливаем на выходе минимальное напряжение.

Трехфазный индукционный регулятор служит для регулирования напряжения трехфазной сети переменного тока. Обмотка регулятора включается по схеме автотрансформатора, и регулятор представляет собой поворотный автотрансформатор.

Рис. 12.2. Индукционный регулятор: а – схема соединения обмоток; б – векторная диаграмма напряжений

В качестве первичной обмотки обычно используют обмотку ротора (рис. 12.2); которую включают в трехфазную сеть.

Вторичной обмоткой в этом случае является статорная обмотка, которая включается в сеть последовательно с нагрузкой. Вращающееся магнитное поле индуктирует в обмотках статора и ротора эдс и , которые суммируются геометрически и подаются на зажимы нагрузки. При повороте ротора будет изменяться взаимное положение осей одноименных фаз статора и ротора и, следовательно, будет изменяться фаза эдс ротора ; фаза эдс неизменна, так как . В соответствии с этим выходное напряжение автотрансформатора будет изменяться плавно от до (рис. 12.2, б).

Фазорегулятор

Первичная сторона фазорегулятора присоединяется к сети, а вторичная к сопротивлению нагрузки , как показано на рис. 12.1.

Угол b – это электрический угол поворота оси фазы обмотки ротора относительно оси фазы обмотки статора.

Статорная обмотка, включенная в сеть, создает вращающееся магнитное поле, которое индуктирует эдс в обмотках статора и ротора. Эдсстаторной обмотки уравновешивается напряжением сети , а эдс роторной обмотки подводится к нагрузке.

Фаза эдс роторной обмотки зависит от угла поворота ротора: если оси одноименных фаз статора и ротора совпадают, то эдс совпадет по фазе с эдс , так как вращающееся поле пересекает оси одноименных фаз статора и ротора одновременно.

Рис. 12.1. Асинхронная машина в режиме фазорегулятора: а – схема; б – векторная диаграмма напряжений

Если ротор повернуть в направлении вращения магнитного поля на угол b, то максимум потокосцепления и эдс в фазах ротора будет отставать отэдс фаз статора на тот же угол b (рис. 12.1, б). Таким образом, при повороте ротора фаза выходного напряжения () будет плавно меняться, а действующее значение эдс будет неизменным.

Фазорегулятор представляет собой поворотный трансформатор с регулируемой фазой вторичного напряжения относительно первичного. Фазорегуляторы находят применение главным образом в лабораториях, например, при испытаниях счетчиков электрической энергии, ваттметров.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. Асинхронная машина с фазным ротором, помимо двигательного и генераторного режимов, мо­жет быть использована

Лабораторная работа №3

ИСПЫТАНИЕ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ В РЕЖИМАХ ИНДУКЦИОННОГО РЕГУЛЯТОРА, ФАЗОРЕГУЛЯТОРА И РЕГУЛИРУЕМОЙ РЕАКТИВНОЙ КА­ТУШКИ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Асинхронная машина с фазным ротором, помимо двигательного и генераторного режимов, мо­жет быть использована. Во многих случаях специально рассчитана и сконструирована, для работы в качестве индукционного регулятора (поворотного автотрансформатора), фазорегулятора (поворотного трансформатора) и регулируемой реактивной (дроссельной) катушки.

Индукционные регуляторы позволяют плавно и в сравнительно широких пределах регулировать вторичное напряжение. Поэтому они применяются в отдельных линиях станций и подстанций, для ши­рокого регулирования напряжения отдельных приемников, например электродвигателей, электропечей, и главным образом в лабораторной практике.

Фазорегуляторы позволяют плавно поворачивать фазу вторичного напряжения (не изменяя его по величине) относительно первичного в пределах угла а = 0°÷360° эл. Они применяются для регу­лирования угла зажигания ионных выпрямителей, в автоматике, в измерительной технике и особенно в лабораторной практике.

Регулируемые реактивные катушки позволяют плавно изменять реактивное сопротивление, что дает возможность применять их для создания практически чисто индуктивной нагрузки генераторам пе­ременного тока. Используются они преимущественно в лабораторной практике.

Во всех выше указанных режимах асинхронная машина работает при неподвижном роторе, и по­этому вопрос ее охлаждения имеет большое значение.

При малой мощности и небольшом напряжении они выполняются с воздушным охлаждением, а при сред­них и больших мощностях они имеют преимущественно масляное охлаждение и вертикальное испол­нение.

Если же в качестве индукционного регулятора используется асинхронный двигатель с фазным ротором, то первичной обмоткой преимущественно является обмотка статора, а вторичной — обмотка ротора.

Принцип работы индукционного регулятора заключается в следующем. Ток I₁ протекающий по первичной обмотке, создает вращающееся магнитное поле, которое наводит в обмотках индукционного регулятора электродвижущие силы Е_1Ф и Е_2Ф: в первичной Е_1Ф = сФW₁ и во вторичной Е_2Ф = сФW₂ , где Ф — поток вращающегося магнитного поля; W₁ и W₂ — число витков первичной и вторичной обмоток (на одну фазу); с — постоянный коэффициент.

Электродвижущая сила первичной обмотки Е_1Ф при отсутствии нагрузки индукционного регуля­тора практически равна напряжению сети U_1Ф и находится с ним в противофазе.

Электродвижущая сила вторичной обмотки Е_2Ф, определяемая неизменным по величине маг­нитным потоком Ф и количеством витков W₂, имеет конкретное, неизменное по величине, значение.

Вторичное напряжение (напряжение на выходе) индукционного регулятора U₂ представляет со­бой геометрическую сумму напряжения сети U_1Ф, подводимого к первичной обмотке, и э. д. с. Е_2Ф, ин­дуктируемой во вторичной обмотке, т. е.

(3.1)

Из этого выражения видно, что при плавном изменении угла между осями обмоток соответст­вующих фаз ротора и статора от 0° до ±180° эл. (электрических градусов) вторичное напряжение индук­ционного регулятора будет плавно изменяться от своего наибольшего значения до наименьшего .

При одинаковом количестве витков первичной и вторичной обмоток индукционный регулятор, работающий без загрузки, позволяет изменять вторичное напряжение в пределах от 0 до 2 . Верхний предел регулирования напряжения при нагрузке регулятора заметно снижается.

Индукционный регулятор принцип работы

Название: ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА — Мищенко А.В.

Жанр: Физика

Просмотров: 494

Исследование работы фазорегулятора и индукционного регулятора напряжения

Ц е л ь р а б о т ы : изучить принцип действия, устройство и работу фазорегулятора и индукционного регулятора напряжения.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ [2]

Фазорегуляторами называют электрические машины переменного тока, преобразующие угол поворота ротора в напряжение, пропорциональное этому углу или некоторым его функциям. В зависимости от закона изменения напряжения на выходе их подразделяют на следующие типы:

а) синусно-косинусный, позволяющий получать на выходе два напряжения, одно из которых пропорционально sin , а другое – cos ;

б) линейный фазорегулятор, выходное напряжение которого пропорционально углу ;

в) вращающийся фазорегулятор, выходное напряжение которого имеет связь с подаваемыми первичными напряжениями U1 и U2 в виде закона

где С – постоянная фазорегулятора.

Устройство фазорегуляторов. Эти машины выполняют так же, как асинхронный двигатель с фазным ротором (в данной лабораторной работе используется именно АД с фазным ротором). На статоре и роторе размещают по две одинаковые однофазные распределённые обмотки, сдвинутые между собой в пространстве на 90 . Магнитопровод изготавливают из листов электротехнической стали или пермаллоя, изолированных друг от друга.

Принцип действия. При подключении обмотки возбуждения В (рис. 9.1) к сети переменного тока в машине возникает

продольный магнитный поток Фd (рис. 9.2, а), пульсирующий во времени с частотой сети. При холостом ходе в обмотке неподвижного ротора S и С этот поток индуцирует ЭДС ES0 и EC0, частота которых равна частоте сети f1, а действующее значение зависит от положения ротора относительно статора.

Допустим, что магнитный поток Фd распределён в пространстве синусоидально (рис. 9.2, б); в этом случае индукция в воздушном зазоре изменяется вдоль окружности статора и ротора по закону

где Bx – индукция в воздушном зазоре по оси обмотки В.

Рис. 9.1. Принципиальная схема черырёхобмоточного фазорегулятора

а) б)

Рис. 9.2. Схематический разрез фазорегулятора (а) и

график распределения индукции вдоль окружности его статора и ротора (б)

В обмотке статора поток Фd индуцирует ЭДС

EВ 4,44 f1w1kоб1Фdm , (9.3)

где w1 и kоб1 – число витков и обмоточный коэффициент обмотки статора; Фdm – максимальное значение потока.

Предположим, что ось обмотки С ротора сдвинута относительно оси обмотки статора на некоторый угол φ = x0 / (рис. 9.2, а). В этом случае максимальное значение потока, сцеплённого с обмоткой С,

а ЭДС, индуцированная в этой обмотке,

где w2 и kоб2 – число витков и обмоточный коэффициент обмотки ротора.

4,44 f1w2 kоб 2Фdm cos

w2kоб 2 /(w1kоб1 ) cos

выходное напряжение косинусной обмотки при холостом ходе

Обмотка S ротора сдвинута относительно обмотки С на угол / 2, следовательно, выходное напряжение в этой обмотке

4,44w2 kоб 2Фdm cos(

Обмотка статора K с потоком Фd не связана, а следовательно, он не индуцирует в ней ЭДС. Эту обмотку используют для компенсации поперечных потоков, создаваемых обмотками ротора при нагрузке фазорегулятора. Таким образом, в обмотках ротора при холостом ходе индуцируются ЭДС, пропорциональные синусу или косинусу угла поворота ротора относительно соответствующего потока. Применяя различные схемы включения обмоток статора и ротора, можно получить и другие функциональные зависимости, а также уменьшить погрешности, вызываемые током нагрузки.

Индукционный регулятор напряжения (ИР) представляет собой машину с фазным ротором, предназначенную для плавного регулирования напряжения. Рассмотрим работу трёхфазного ИР, получившего наибольшее применение. Ротор ИР заторможен посредством червячной передачи, которая не только удерживает его в заданном положении, но и позволяет плавно поворачивать его относительно статора. Обмотки статора и ротора в ИР имеют автотрансформаторную связь (рис.

9.3), поэтому ИР иногда называют поворотным автотрансформатором.

Напряжение сети U1 подводится к обмотке статора, при этом статор создаёт вращающееся магнитное поле, наводящее в обмотке статора ЭДС E1 = –U1, а в обмотке ротора – ЭДС E2 (рис. 9.4, а).

Фазовый сдвиг этих ЭДС относительно друг друга зависит от взаимного пространственного положения осей обмоток статора и ротора, определяемого углом . При = 0 оси обмоток совпадают, вращающееся поле одновременно сцепляется с обеими обмотками, и ЭДС E1 и E2 совпадают по фазе (при этом E2 и U1 находятся в противофазе). При = 180 эл. град. ЭДС

E1 и E2 окажутся в противофазе (E2 и U1 совпадают по фазе). Если пренебречь внутренними падениями напряжения, то напряжение на выходе ИР определяется геометрической суммой:

U& 2

а) б) в)

Рис. 9.3 Рис. 9.4. Векторные диаграммы индукционного регулятора напряжения

При повороте ротора концы векторов E2 и U2 описывают окружность (рис. 9.4, б), при этом U2 изменяется от U2min = U1 – E2 при = 0 до U2max = U1 + E2 при = 180 эл. град (рис. 9.4, в). Поворот ротора осуществляется либо вручную штурвалом, либо дистанционно включением исполнительного двигателя.

Индукционный регулятор применяется во всех случаях, где необходима плавная регулировка напряжения, например в лабораторных исследованиях.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать схему для исследования фазорегулятора (рис. 9.5)

2. Подать напряжение на ЛАТР. Его движком установить номинальное напряжение на первичной обмотки фазорегулятора (U1ном = 220 В), контролируя его по вольтметру V1.

3. Измерить напряжение на выходе фазорегулятора, между клеммами Р1, Р2 и Р3 (UP1P2; UP2P3; UP1P3) вольтметром V2,

полученные значения напряжений занести в табл. 9.1.