Фазовращатель
Это устройство, позволяющее получать на выходе переменное напряжение неизменное по величине, смещённое по фазе на различный угол. Такое устройство представляет из себя АД с фазным ротором, у которого ротор заторможен, но имеет возможность поворачиваться на какой-то угол.
«23»
В исходном состоянии ось обмотки ротора совпадает с осью обмотки статора, поэтому угол между ЭДС статора и ротора равен нулю. При повороте ротора ось ротора смещается по отношению к оси обмотки статора. Вращающее магнитное поле наводит в обмотке ротора ЭДС трёхфазную, эта ЭДС смещена по отношению к ЭДС обмотке статора на угол в электрических градусах. Изменяя угол поворота ротора мы изменяем фазу выходного напряжения.
Моделирование производится так: принимается скорость ротора равной нулю, для получения смещения по фазе выходного напряжения необходимо изменять координаты проводников обмотки ротора.
«24»
Индукционный регулятор (потенциал-регулятор)
Это электрическая машина с фазным ротором, на которой напряжения сети подаётся на обмотку ротора, а обмотка статора включается последовательно с напряжением сети.
«25»
Если напряжение подаётся на ротор, то по обмотке ротора протекает ток, создаётся вращающее МП. Это поле наводит в обмотке статора ЭДС Е1, поэтому
«26»
При повороте ротора смещается ось обмоток статора и ротора, в результате ЭДС Е1, оставаясь неизменной по величине изменяется по фазе, поэтому изменяется величина выходного напряжения.
«27»
Недостаток такого индукционного регулятора в том, что при изменении величины напряжения, изменяется и фаза выходного напряжения. Чтобы избежать этого недостатка используют сдвоенные индукционные регуляторы, которые представляют два индукционных регулятора, сидящих на одной оси и поворачивающие ротор в противоположных направлениях при помощи одного устройства. В таких индукционных регуляторах выходное напряжение является суммой напряжений обоих регуляторов, поэтому выходное напряжение всегда совпадает по фазе с сетью.
Моделирование практически не отличается от моделирования фазорегулятора. Токовая нагрузка задаётся на обмотку ротора и может смещаться по отношению к токовой нагрузки статора. При каждом угле поворота рассчитывается МП, определяется векторный потенциал, определяется фазное ЭДС обмоток статора и суммируются с соответствующими напряжениями сети.
Динамический режим двигателя описывается следующей системой уравнения:
Уравнение МП:
«1»
Обмотки статора и ротора соединяются по схеме «звезда без нейтрального провода, поэтому:
«2»
Эта система является определённой потому что число неизвестных равняется числу уравнений.
Чаще всего используют метод итерационный, при этом считают, что потокосцепление каждой фазы определяется действием всех токов.
«3»
Подставив эти выражения в уравнения Кирхгофа получаем шесть уравнений с шестью токами.
При соединении обмотки в «звезду» необходимо фазные напряжения выразить через линейные.
Выразив один из токов через два другие
«4»
и подставив в уравнения Кирхгофа в результате получаем четыре уравнения с четырьмя неизвестными.
Коэффициенты «L» определяются методом суперпозиций.
Такой метод используется в том случае, если не учитывается насыщение магнитопровода. Поэтому коэффициенты индуктивности можно определить только один раз (индуктивность зависит от геометрии магнитной системы).
«5»
Если учитывать насыщение, то задачу приходится решать многократно, т.к. при насыщении магнитной системы возрастает магнитное сопротивление ферримагнитных участков, следовательно уменьшается потокосцепление, следовательно уменьшаются коэффициенты индуктивности и чем сильнее насыщена машина, тем меньше величина этих коэффициентов.
Рассчитав векторный потенциал для каждого момента времени можно найти магнитную индукцию в зазоре для каждого момента времени, найти электромагнитные усилия, а стало быть и момент двигателя. Зная момент можно найти выходную мощность, входную, косинус фи, КПД.