Индукционный регулятор напряжения принцип работы

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)

Индукционный регулятор напряжения принцип работы

9.12. Фазорегуляторы

и индукционные регуляторы

Индукционные регуляторы напряжения и фазорегуляторы (фазовращатели) представляют собой асинхронные машины с заторможенным фазным ротором, в которых с помощью поворотного устройства можно изменять положение ротора относительно статора. Намагничивающий ток соединенной с сетью обмотки создает магнитный поток, который наводит ЭДС во вторичной обмотке. Фаза ЭДС меняется в зависимости от

взаимного положения осей первичной и вторичной обмоток.

В фазорегуляторах на нагрузку подается напряжение от вторичной обмотки, неизменное по амплитуде и меняющееся по фазе в зависимости от угла поворота ротора.

В индукционных регуляторах происходит суммирование первичного и вторичного напряжений, при этом изменение фазы ЭДС вторичной обмотки, происходящее при повороте ротора, вызывает изменение напряжения на нагрузке регулятора (см. § 9.1).

9.12.1. Индукционные регуляторы напряжения серии ИР

Регуляторы напряжения серии ИР (табл. 9.83, 9.84) предназначены для плавного регулирования напряжения на нагрузке в широких пределах при неизменном напряжении питающей сети.

В условном обозначении регуляторов после наименования серии — букв ИР — следуют двухзначные цифры, определяющие над чертой диаметр сердечника статора (габарит) в сантиметрах и под чертой — длину сердечника статора в сантиметрах; далее следует обозначение климатического исполнения и категории размещения по ГОСТ 15150-69.

Регуляторы имеют вертикальное исполнение. Обмотки статора и ротора выполнены из прямоугольного провода; пазы открытые; в сердечниках имеются вентиляционные аксиальные каналы; лобовые части обмоток прикреплены к бандажным кольцам. В регуляторах ИР 99 и ИР 118 в пазы статора заложены термометры сопротивлений.

Подшипники ротора располагаются в подшипниковых щитах. На нижнем щите находится фланец для крепления регуляторов к фундаментной плите. Ограничение угла поворота ротора достигается упором роговой втулки, насаженной на его вал, в приливы с резиновыми амортизаторами, расположенными на верхнем подшипниковом щите.

Таблица 9.83. Технические данные индукционных регуляторов напряжения ИР климатического исполнения УЗ

Механизм дистанционного управления приводится в движение АД. Вращающий момент от АД передается на вал ротора регулятора через понижающий редуктор и зубчатые (ИР 99 и ИР 118) или червячные (ИР 59, ИР 74) секторы, которые соединены с роговой втулкой предохранительными шпильками. При аварийных режимах шпильки срезаются, предотвращая поломку зубьев привода.

Внутри корпуса размещены конечные выключатели двигателя привода, положением которых устанавливают предельные углы поворота ротора регулятора, необходимые для достижения заданного напряжения на нагрузке.

Технические данные регуляторов ИР

указаны при работе с коэффициентом мощности нагрузки, равным 0,8. При работе с коэффициентом мощности нагрузки, меньшим 0,8, номинальный ток снижается в соответствии с данными, приведенными ниже:

Отношение тока нагрузки

к номинальному току 0,93 0,88 0,85

Продолжение Коэффициенты мощности нагрузки регуляторов

менее Отношение тока нагрузки

к номинальному току 0,82 0,81 0,8

Таблица 9.84. Технические данные индукционных регуляторов напряжения серии ИР

климатического исполнения Т4

Габаритные, установочные и присоединительные размеры регуляторов серии ИР приведены в табл. 9.85.

Схемы соединения обмоток статора и ротора показаны на рис. 9.18:

схема 1 — однофазная нормальная трансформаторная; применяется для преобразования высшего напряжения в низшее и регулирования в заданных пределах;

схема 2 — однофазная нормальная автотрансформаторная; применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от 0 до 2С/_С (где U_Q — напряжение сети);

схема 3 — однофазная специальная автотрансформаторная; применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от 0 до 1,5U_c;

схема 4 — трехфазная нормальная автотрансформаторная; применяется для регули-

рования напряжения на нагрузке в пределах от 0 до 2U_C;

схема 5 — трехфазная специальная автотрансформаторная; применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от 0 до 1,5U_c;

схема 6 — трехфазная специальная автотрансформаторная; применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от 0 до (2 + 3)£/_с;

схема 7 — трехфазная специальная трансформаторная; применяется для преобразования высшего напряжения в низшее и регулирования в заданных пределах;

схема 8 — трехфазная специальная с соединением обмоток статора и ротора в двойной треугольник; применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от О до С/_с.

Таблица 9.85. Габаритные, установочные и присоединительные размеры индукционных

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.

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.

мтомд.инфо

Индукционный регулятор

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.

Индукционные регуляторы напряжения серии ИР

Регуляторы напряжения серии ИР (табл. 1, 2) предназначены для плавного регулирования напряжения на нагрузке в широких пределах при неизменном напряжении питающей сети. В условном обозначении регуляторов после наименования серии — букв ИР — следуют двухзначные цифры, определяющие над чертой диаметр сердечника статора (габарит) в сантиметрах и под чертой — длину сердечника статора в сантиметрах; далее следует обозначение климатического исполнения и категории размещения по ГОСТ 15150-69.

Технические данные индукционных регуляторов напряжения ИР климатического исполнения УЗ

Регуляторы имеют вертикальное исполнение. Обмотки статора и ротора выполнены из прямоугольного провода; пазы открытые; в сердечниках имеются вентиляционные аксиальные каналы; лобовые части обмоток прикреплены к бандажным кольцам. В регуляторах ИР 99 и ИР 118 в пазы статора заложены термометры сопротивлений.

Подшипники ротора располагаются в подшипниковых щитах. На нижнем щите находится фланец для крепления регуляторов к фундаментной плите. Ограничение угла поворота ротора достигается упором роговой втулки, насаженной на его вал, в приливы с резиновыми амортизаторами, расположенными на верхнем подшипниковом щите.

Технические данные индукционных регуляторов напряжения серии ИР климатического исполнения Т4

Механизм дистанционного управления приводится в движение асинхронным двигателем. Вращающий момент от асинхронного двигателя передается на вал ротора регулятора через понижающий редуктор и зубчатые (ИР 99 и ИР 118) или червячные (ИР 59, ИР 74) секторы, которые соединены с роговой втулкой предохранительными шпильками. При аварийных режимах шпильки срезаются, предотвращая поломку зубьев привода.

Внутри корпуса размещены конечные выключатели двигателя привода, положением которых устанавливают предельные углы поворота ротора регулятора, необходимые для достижения заданного напряжения на нагрузке.

Схемы соединения обмоток статора и ротора индукционных регуляторов серии ИР

I — сторона сети; II — сторона нагрузки

Cхема 1 — однофазная нормальная трансформаторная; применяется для преобразования высшего напряжения в низшее и регулирования в заданных пределах.
Cхема 2 — однофазная нормальная автотрансформаторная (см. автотрансформатор); применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от 0 до 2С/С (где UQ — напряжение сети).
Схема 3 — однофазная специальная автотрансформаторная; применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от 0 до 1,5Uc.
Схема 4 — трехфазная нормальная автотрансформаторная; применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от 0 до 2UC.
Схема 5 — трехфазная специальная автотрансформаторная; применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от 0 до 1,5Uc.
Схема 6 — трехфазная специальная автотрансформаторная; применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от 0 до (2 + 3)£/с.
Схема 7 — трехфазная специальная трансформаторная; применяется для преобразования высшего напряжения в низшее и регулирования в заданных пределах.
Схема 8 — трехфазная специальная с соединением обмоток статора и ротора в двойной треугольник (соединение треугольником); применяется для регулирования напряжения на нагрузке в пределах от О до С/с.