Kaskadno spajanje električnih strojeva

Kaskadno spajanje električnih strojeva je sustav za glatku regulaciju brzine vrtnje asinkronog motora uvođenjem vanjske emf u krug njegovog rotora, usmjerene u liniji ili suprotno od emf rotora i s frekvencijom jednakom frekvenciji rotora.

Takvo spajanje strojeva često se ranije koristilo za upravljanje brzinom asinkronih motora srednje i velike snage nepovratnih električnih pogona, na primjer za nepovratne valjkaste mlinove, velike ventilatore, ventilatore rudnika, centrifugalne pumpe itd.

Sve kaskadne veze električnih strojeva mogu se podijeliti u 2 glavne kategorije: postrojenja s konstantnom snagom P = const i postrojenja s konstantnim momentom M = const.

Instalacije s konstantnom snagom karakterizira činjenica da je jedan od strojeva uključenih u kaskadu s glavnim asinkronim motorom mehanički zglobno povezan s osovinom ovog motora (slika 1, a). U stupnim instalacijama nema takve mehaničke veze, a umjesto jednog dodatnog stroja moraju se koristiti najmanje dva stroja (slika 1, b). Jedan od tih strojeva je DC ili AC kolektor.

Riža. 1. Shematski dijagrami kaskadnih instalacija: a — konstantna snaga (P = const), b — konstantni moment (M = const).

Za izradu kaskadne instalacije asinkronog motora s istosmjernim strojem potrebno je između rotora asinkronog motora i armature istosmjernog stroja uključiti pretvarač energije slip-to-DC.

Kaskada se također mijenja ovisno o vrsti pretvarača. U principu, svaka modifikacija kaskade može se izvesti i prema shemi P = const i prema shemi M = const.

U jednoarmaturnoj kaskadi pretvarača (slika 2) regulacija brzine prema uvjetima rada pretvarača ograničena je na područje od 5 do 45%.

Riža. 2. Shema kaskade asinkronog motora i istosmjernog stroja s jednoarmaturnim pretvaračem (P = const).

Smjer tokova energije na sl. 1, a i b i na sl. Slika 2 je prikazana za slučaj regulacije brzine vrtnje asinkronog motora u podsinkronoj zoni kada pomoćni kolektorski stroj radi u motornom režimu. Energija klizanja prenosi se na osovinu ili na mrežu.

Rad podesivog asinkronog motora s brzinom većom od sinkronog moguće je samo s dvostrukim napajanjem: na strani statora i na strani rotora (slika 1, b). U ovom slučaju pretvarač radi u generatorskom načinu rada.

Ventilatori u zračnom tunelu spadaju među najsnažnije mehanizme koji zahtijevaju električne pogone sa širokim rasponom regulacije brzine. Neki zračni tuneli zahtijevaju električne pogone ventilatora od 20 000, 40 000 kW s regulacijom brzine u rasponu od 1:8 do 1:10 i održavanjem zadane brzine s točnošću od razlomaka %.Jedno od rješenja ovog problema bilo je korištenje kaskadnog povezivanja električnih strojeva.

Velika snaga kontroliranog uređaja i širok raspon varijacije frekvencije rotora asinkronog motora onemogućili su korištenje pretvarača s jednom armaturom ili korištenje sustava generator-motor, budući da se istosmjerni stroj ne može napuniti snagom u jednoj armaturi za -veću od 7000 kW. U takvim instalacijama kao pretvarač koristi se jedinica s dva stroja koja se sastoji od sinkronog motora i istosmjernog generatora (slika 3).

Kaskadni dijagram asinkronog motora i istosmjernog stroja s pretvaračem motor-generator

Kaskada se sastoji od glavnog asinkronog motora promjenjive brzine s namotanim rotorom, jedinice promjenjive brzine, jedinice konstantne brzine. Regulacija brzine se vrši promjenom pobude.