Električni pogon s asinkronom kaskadom ventila

U industriji se koristi pogon s plitkim rasponom podešavanja broja okretaja (3:2:1), odnosno takozvana kaskada ventila, izgrađena na bazi asinkronog elektromotora i predstavlja sustav prilagodljivog varijabilnog pogona.

Za razliku od prigušne i frekvencijske regulacije, kod kaskadnog spoja asinkroni elektromotor se spaja na trofaznu izmjeničnu mrežu. To je velika prednost ovog pogonskog sustava u odnosu na prva dva. Također ima veću učinkovitost od svih ostalih sustava. Ova se prednost može objasniti činjenicom da se u kaskadnim sustavima pretvara samo energija klizanja, dok je u istosmjernim pogonima i sustavima s promjenjivom frekvencijom pretvorbi podložna cjelokupna količina energije koju troši motor.

U usporedbi s prigušnim i reostatskim aktuatorima, kao i kliznim spojkama, kod kojih se energija klizanja gubi u otporima, prednosti kaskade ventila u energetskom smislu su još veće.Pretvarači u krugu rotora ovih sustava služe samo za regulaciju brzine. Pogon, izgrađen pomoću asinkronog motora, omogućuje vam stvaranje sustava velike brzine s promjenjivom snagom. Takvi sustavi pružaju glatku kontrolu brzine i momenta, ne zahtijevaju veliki broj snage i kontaktne opreme.

Riža. 1. Sheme kaskada: a — ventil, b — ventilski stroj, c — ventilski stroj s jednim tijelom.

Kaskada ventila također ima nisku snagu upravljanja, lako se automatizira i ima dobra dinamička svojstva.

Treba napomenuti da u kaskadi ventila pretvarač frekvencije kruga rotora ne cirkulira jalovu snagu kako bi stvorio rotirajući magnetski tok indukcijskog motora, budući da se taj tok stvara reaktivnom snagom koja ulazi u krug statora.

Osim toga, pretvarač koji se koristi u stupnju ventila dizajniran je samo za snagu proporcionalnu danom rasponu upravljanja. Istodobno, u sustavima s regulacijom frekvencije, pretvarač je uključen u stvaranje magnetskog toka, au njegovom dizajnu potrebno je uzeti u obzir punu snagu pogona. Najjednostavniji krug ventilskog stupnja je krug s međukrugom istosmjerne struje i pretvaračem EMF ventila.

U krugovima ventila (slika A) i kaskadama ventila i stroja (slika B), struja rotora se ispravlja prema trofaznom premosnom krugu, a dodatni EMF se uvodi u krug ispravljene struje u prvom kućištu pomoću ventilski pretvarač, au drugom - iz istosmjernog stroja. Strujni krug prikazan na sl. a, sastoji se od asinkronog motora M s faznim rotorom.

Pretvarač ventila V1 uključen je u krug rotora, u kojem se ispravlja izmjenična struja rotora.Kod ventilskog pretvarača se preko prigušnice L uključuje pretvarač (ventilski pretvarač V2) koji je izvor dodatnog EMF-a. Pretvarač ventila V2 je sastavljen s transformatorom T prema trofaznom neutralnom krugu. Obično se koristi u malim uređajima.

U ovom dijagramu, funkcije dva pretvarača ventila su jasno ocrtane. Ovdje VI ventili djeluju kao ispravljači, pretvarajući izmjeničnu struju rotora klizne frekvencije u istosmjernu struju. Ventili V2 pretvaraju struju stojećeg rotora u izmjeničnu struju na frekvenciji mreže, odnosno rade u načinu ovisnog pretvarača.

U kaskadi ventil-stroj (slika C), pretvaranje struje rotora ispravljene ventilskim pretvaračem V1 u izmjeničnu struju s frekvencijom mreže odvija se uz pomoć istosmjernog stroja G i sinkronog generatora G1 . U ovom krugu strojevi G i G1 igraju ulogu pretvarača.

Razvijene su različite sheme kaskada asinkronih ventila, ali osnovna i najčešća shema prikazana je na sl. Od interesa su jednostruka kućišta AMVK-13-4 snage 13 kW. U jednom slučaju, na takvu kaskadu postavljen je indukcijski motor s faznim rotorom, istosmjerni stroj i rotorska skupina nereguliranih ventila.

Uređaj je AC motor s bezstupanjskom regulacijom brzine. Ovi uređaji mogu prevladati značajna preopterećenja. Kaskada ima nominalni broj okretaja od 1400 min-1, napon napajanja od 380 V i raspon podešavanja od 1400-650 min-1 bez uključivanja kruga statora.

Pri prebacivanju namota statora sa zvijezde na trokut, raspon upravljanja bit će 1400-400 min-1, okretni moment je konstantan, težina jedinice je 360 ​​kg, napon pobude je 220 V.Uređaj ima zaštićenu konstrukciju od puhanja. Ove jedinice su primjenjive u pogonskim jedinicama.

Shematski raspored kaskade ventil-stroj s jednim tijelom prikazan je na sl. v. Rotor 5 asinkronog elektromotora i armatura 4 istosmjernog stroja postavljeni su na jednu osovinu. U zajedničkom čeličnom cilindričnom ležaju 6 montirani su stator 7 asinkronog elektromotora i polovi 8 istosmjernog stroja. Kolektor 9 i klizni prstenovi 10, kolektorske četke 3 i četke 1 asinkronog motora povezani su preko silikonskih ispravljača 2. Za odvođenje topline iz stroja, posebno pri smanjenoj brzini, postoje posebni ventilacijski kanali u rotoru iu okviru.

Mosni ispravljač koji dovodi ispravljeni napon rotora na armaturu istosmjernog stroja sastavljen je od šest ventila VK-50-1.5 s povratnim naponom od 150 V. gdje je bitna ušteda energije.

Uz opisane prednosti razmatranih sustava, potrebno je istaknuti i njihove nedostatke: visoku cijenu ventilskih pretvarača i pogona ventil-stroj, nizak faktor snage, nisku učinkovitost u usporedbi s asinkronim motorom zbog činjenice da pogon radi s maksimalnom brzinom bez kratkog spoja namota rotora motora, mala sposobnost preopterećenja asinkronog motora, mala uporaba pogonskog motora (za oko 5-7%), potreba za posebnim startnim sredstvima koja osiguravaju startne karakteristike s plitkom regulacijom broja okretaja .