Что такое индукционный регулятор | РЕЖИМЩИК
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.
Энергосберегающие лампы
Проверка отсутствия напряжения и наложения переносных заземлений в электроустановках напряжением выше 1000 В
Электрическая дуга и ее характеристики при постоянном и переменном токе
ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО РЕГУЛЯТОРА — Студопедия
Поделись с друзьями:
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 ().
(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 .
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?
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Что такое индукционный регулятор напряжения? Определение и типы
Определение: Индукционный регулятор напряжения представляет собой тип электрической машины, в которой выходное напряжение может изменяться от нуля до определенного максимального значения в зависимости от соотношения витков в первичной и вторичной обмотках.
Типы индукционных регуляторов напряжения
Индукционный регулятор напряжения в основном подразделяется на два типа: однофазный индукционный регулятор напряжения и трехфазный индукционный регулятор напряжения.
Однофазный индукционный регулятор напряжения
Принципиальная схема однофазного индукционного регулятора напряжения показана на рисунке ниже. Первичная обмотка подключается к однофазному источнику питания, а вторичная — последовательно с отходящими линиями. В системе индуцируется переменный поток, и при совпадении осей двух обмоток весь поток первичной обмотки связан со вторичными обмотками, а во вторичной индуцируется максимальное напряжение.
Когда ротор повернут на 90º, первичный поток не связан со вторичными обмотками и, следовательно, никакой поток не связан со вторичными обмотками. Если ротор вращается дальше, то направление ЭДС индукции становится отрицательным.
Таким образом, регулятор добавляет или вычитает напряжение цепи в зависимости от взаимного положения двух обмоток регуляторов.
Однофазный регулятор напряжения не вызывает фазового сдвига. Первичные обмотки размещены в пазах в поверхностном сердечнике многослойного цилиндрического сердечника, так как он должен пропускать небольшие токи и имеет малую площадь проводника. Ротор регулятора состоит из компенсационных обмоток, также называемых территориальными обмотками.
Магнитная ось компенсационных обмоток всегда отклоняется на 90º от оси первичных обмоток, чтобы нейтрализовать вредный эффект последовательного реактивного сопротивления вторичной обмотки. Вторичные обмотки, соединенные последовательно с отходящей линией, размещены в пазах статора из-за его большой площади проводника.
Трехфазный асинхронный регулятор напряжения
Трехфазные асинхронные двигатели имеют три первичные и три вторичные обмотки, которые должны располагаться на расстоянии 120° друг от друга.
Первичные обмотки размещены в пазах многослойного сердечника ротора и подключены к трехфазной сети переменного тока. Вторичные обмотки размещены в пазах пластинчатого сердечника статора и включены последовательно с нагрузкой.
Регулятор не требует первичных и компенсационных обмоток, поскольку каждая вторичная обмотка регулятора магнитно связана с одной или несколькими первичными обмотками регулятора. В этом регуляторе создается вращающееся магнитное поле постоянной величины, благодаря которому напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, имеет постоянную величину. Фазы регулятора меняются при изменении положения ротора на статоре.
Векторная диаграмма индукционного регулятора показана на рисунке выше. Где В 1 — напряжение питания, V r — индуцируемое напряжение во вторичной обмотке, а V 2 — выходное напряжение на фазу. Выходное напряжение получается как сумма векторов напряжения питания и наведенного напряжения для любого угла смещения ротора θ.
Геометрическое место окружности представляет собой окружность, нарисованную с центром на границе напряжения питания и радиусом V r . Максимальное выходное напряжение достигается, когда индуцированное напряжение находится в фазе с напряжением питания, а минимальное выходное напряжение получается, когда индуцированное напряжение находится в противофазе с напряжением питания.
Полная векторная диаграмма для трех фаз показана на рисунке ниже. A, B и C — это входные клеммы, а a, b и c — выходные клеммы индукционного регулятора. Напряжение питания и выходной линии совпадают по фазе только в положении максимального усиления и минимального понижения, а для всех остальных положений имеется фазовый сдвиг между линией питания и выходным напряжением.
Работа индукционного регулятора— Электрический портал
В этой статье мы узнаем о работе индукционного регулятора, а также о компенсации статической реактивной мощности. мы подробно обсудим преимущества и недостатки системы VAR.
Индукционный регулятор представляет собой трансформатор постоянного напряжения, одна из обмоток которого может перемещаться относительно другой, тем самым получая переменное вторичное напряжение. Первичная обмотка подключается к источнику питания, а вторичная обмотка последовательно подключается к линии, напряжение которой должно контролироваться.
При изменении положения одной обмотки w,r,t другой вторичное напряжение, подаваемое в линию, также изменяется. Есть два типа индукционных регуляторов, а именно. однофазные и трехфазные.
(1) Однофазный асинхронный регулятор Рабочий
По конструкции он подобен однофазному асинхронному двигателю, за исключением того, что ротор не может вращаться непрерывно, но может регулироваться в любом положении вручную или с помощью небольшого двигателя. Первичная обмотка АВ намотана на статер и подключена через питающую линию. Вторичная обмотка CD намотана на ротор и последовательно соединена с линией, напряжение которой необходимо контролировать.
Первичный ток возбуждения создает переменное напряжение во вторичной обмотке CD. Величина напряжения, индуцируемого во вторичной обмотке, зависит от ее положения относительно первичной обмотки. Регулируя ротор на подходящее положительное значение, вторичное напряжение можно изменять от максимального положительного до максимального отрицательного значения. Таким образом, регулятор может добавлять или вычитать из цепи напряжение в соответствии с относительным положением двух обмоток. Благодаря большей гибкости однофазные регуляторы часто используются для управления напряжением первичных фидеров распределения.
(2) Трехфазный индукционный регулятор рабочий.
По конструкции трехфазный асинхронный регулятор аналогичен трехфазному асинхронному двигателю с фазным ротором, за исключением того, что ротор не может вращаться непрерывно, а может удерживаться в любом положении с помощью изношенной шестерни. Первичные обмотки по схеме «звезда» или «треугольник» подключаются к источнику питания.
Вторичная обмотка намотана на ротор, а шесть выводов выведены наружу, так как эти обмотки должны быть соединены последовательно с контролируемым напряжением.
Индукционный регулятор имеет следующие преимущества перед регулируемым автотрансформатором:
(i) Возможна непрерывная крутизна изменения выходного напряжения.
(ii) Нет необходимости в скользящих электрических соединениях.
Тем не менее, индукционный регулятор имеет недостатки, связанные с более высокой индуктивностью рассеяния, более высоким током намагничивания и более высокой индуктивностью рассеяния, более высоким током намагничивания и более высокими затратами.
Статическая компенсация реактивной мощности
Статическая компенсация реактивной мощности (SVC) не имеет вращающихся частей и используется для компенсации перенапряжения и для компенсации путем секционирования длинной линии передачи. Они также используются для компенсации нагрузки, где поддерживают постоянное напряжение (i) при медленно меняющихся нагрузках.
(ii) Сброс нагрузки, перебои в работе генератора и линии (iii) при быстро меняющихся нагрузках, т.е. такие как печи, прокатные станы и т. д., они улучшают стабильность системы и коэффициент мощности системы. Поскольку поток реактивной мощности контролируется SVC, они используются для минимизации потерь при передаче и управления напряжением переменного тока вблизи терминала преобразователя HVDC.
Обзор статической компенсации реактивной мощности
Статический компенсатор реактивной мощности (SVC) в основном представляет собой параллельную комбинацию управляемого реактора и фиксированного шунтирующего конденсатора и способен плавно регулировать реактивную мощность в неограниченном диапазоне (отставая и опережая) без всяких задержек. Хотя быстрый отклик обычно желателен, но не обязателен для всех условий работы систем. Например, быстрая компенсация не является необходимой для стабильности системы, когда другие факторы ограничивают стабильность системы.
На практике реактивный ток ограничивается как в отстающих, так и в опережающих областях из-за токовой способности компенсатора.
Управление реактором осуществляется с помощью встречно-параллельного тиристорного переключателя. Угол открытия двигателей управляет напряжением на индукторе и, следовательно, током, протекающим через индуктор. Таким образом, можно контролировать реактивную мощность, потребляемую катушкой индуктивности. Если Qci — реактивная мощность, генерируемая конденсатором постоянной емкости, Can QL — реактивная мощность, поглощаемая катушкой индуктивности, то чистая реактивная мощность, подводимая к шине, будет равна
Q= Qc — QL
быть под контролем. В период малой нагрузки QL делается больше, чем Qc, а в условиях большой нагрузки QL делается меньше, чем Q
Типы статических систем VAR
Многие схемы SVS находятся в эксплуатации. Вот некоторые из часто используемых схем: они описывают индукционный регулятор.
- Реактор с тиристорным управлением (TCR)
- Конденсатор с тиристорным включением (TSC)
- Самонасыщающийся реактор (SR)
- Реактор с тиристорным управлением и конденсатор постоянной емкости (TCR-FC)
- Конденсатор с тиристорным управлением — дроссель с тиристорным управлением (TSC-TCR)
Следовательно, это рабочий индукционный регулятор.