Električni pogon z asinhrono kaskado ventilov

V industriji se uporablja pogon s plitkim območjem nastavitve števila vrtljajev (3:2:1), to je tako imenovana ventilska kaskada, zgrajena na osnovi asinhronega elektromotorja in predstavlja sistem nastavljivega variabilnega pogona.

Za razliko od dušilne in frekvenčne regulacije je pri kaskadni povezavi asinhroni elektromotor priključen na napajalno omrežje trifaznega izmeničnega toka. To je velika prednost tega pogonskega sistema pred prvima dvema. Ima tudi večjo učinkovitost kot vsi drugi sistemi. To prednost je mogoče razložiti z dejstvom, da se v kaskadnih sistemih pretvarja le energija zdrsa, medtem ko je v enosmernih pogonih in sistemih s spremenljivo frekvenco pretvarjena celotna količina energije, ki jo porabi motor.

V primerjavi z dušilnimi in reostatskimi aktuatorji ter drsnimi sklopkami, kjer le-te zdrsno energijo izgubljajo v uporih, so prednosti ventilske kaskade v energijskem smislu še večje.Pretvorniki v rotorskem krogu teh sistemov služijo samo za regulacijo hitrosti. Pogon, zgrajen z uporabo asinhronega motorja, vam omogoča ustvarjanje sistemov visoke hitrosti s spremenljivo močjo. Takšni sistemi zagotavljajo nemoten nadzor hitrosti in navora, ne zahtevajo velikega števila moči in kontaktne opreme.

riž. 1. Sheme kaskad: a - ventil, b - ventilski stroj, c - ventilski stroj z enim telesom

Kaskada ventilov ima tudi nizko regulacijsko moč, je enostavno avtomatizirana in ima dobre dinamične lastnosti.

Treba je opozoriti, da v kaskadi ventilov frekvenčni pretvornik rotorskega vezja ne kroži jalove moči, da bi ustvaril rotacijski magnetni tok indukcijskega motorja, saj ta tok ustvari reaktivna moč, ki vstopa v statorsko vezje.

Poleg tega je pretvornik, uporabljen v stopnji ventila, zasnovan samo za moč, ki je sorazmerna z danim območjem krmiljenja. Hkrati je v sistemih s frekvenčno regulacijo pretvornik vključen v ustvarjanje magnetnega toka, pri njegovi zasnovi pa je treba upoštevati polno moč pogona. Najenostavnejše vezje ventilske stopnje je vezje z vmesnim enosmernim vezjem in pretvornikom EMF ventila.

V ventilskih tokokrogih (slika A) in kaskadah ventil-stroj (slika B) se tok rotorja usmerja v skladu s trifaznim mostnim vezjem, dodatni EMF pa se vnese v tokokrog popravljenega toka v prvem ohišju s pomočjo ventilski pretvornik, v drugem pa iz enosmernega stroja. Vezje, prikazano na sl. a, sestoji iz indukcijskega motorja M s faznim rotorjem.

V tokokrog rotorja je vključen ventilski pretvornik V1, v katerem se usmerja izmenični tok rotorja.Pri ventilskem pretvorniku se preko dušilke L vklopi inverter (ventilski pretvornik V2), ki je vir dodatnega EMF. Ventilski pretvornik V2 je sestavljen s transformatorjem T po trifaznem nevtralnem vezju. Običajno se uporablja v majhnih napravah.

Na tem diagramu sta funkciji obeh pretvornikov ventilov jasno razmejeni.Tukaj ventili VI delujejo kot usmerniki, ki pretvarjajo izmenični tok drsne frekvence rotorja v enosmerni tok. Ventili V2 pretvorijo tok stoječega rotorja v izmenični tok pri frekvenci omrežja, to pomeni, da delujejo v načinu odvisnega pretvornika.

V kaskadi ventil-stroj (slika C) pretvorba rotorskega toka, ki ga popravi ventilski pretvornik V1, v izmenični tok s frekvenco omrežja poteka s pomočjo enosmernega tokovnega stroja G in sinhronskega generatorja G1 . V tem vezju imata stroja G in G1 vlogo pretvornika.

Razvite so bile različne sheme asinhronih kaskad ventilov, vendar je osnovna in najpogostejša shema prikazana na sl. Zanimiva so enojna ohišja AMVK-13-4 z močjo 13 kW. V enem primeru je na takšno kaskado nameščen indukcijski motor s faznim rotorjem, enosmerni stroj in rotorska skupina nekrmiljenih ventilov.

Naprava je AC motor z brezstopenjsko regulacijo hitrosti. Te naprave lahko premagajo znatne preobremenitve. Kaskada ima nazivno hitrost 1400 min-1, napajalno napetost 380 V in območje nastavitve 1400-650 min-1 brez preklopa statorskega tokokroga.

Pri preklopu navitja statorja iz zvezde v trikotnik bo krmilno območje 1400-400 min-1, navor je konstanten, teža enote je 360 ​​kg, vzbujalna napetost je 220 V.Naprava ima zaščiteno pihano konstrukcijo. Te enote se uporabljajo v pogonskih enotah.

Shematska razporeditev kaskade ventil-stroj z enim telesom je prikazana na sl. v. Rotor 5 asinhronega elektromotorja in armatura 4 enosmernega stroja sta nameščena na eni gredi. V skupni jekleni cilindrični postelji 6 sta nameščena stator 7 asinhronega elektromotorja in poli 8 enosmernega stroja. Zbiralnik 9 in drsni obroči 10, kolektorske ščetke 3 in ščetke 1 asinhronega motorja so povezani preko silicijevih usmernikov 2. Za odvajanje toplote iz stroja, zlasti pri zmanjšani hitrosti, so v rotorju in v okvirju posebni prezračevalni kanali.

Mostni usmernik, ki napaja popravljeno napetost rotorja v armaturo enosmernega stroja, je sestavljen iz šestih ventilov VK-50-1,5 z povratno napetostjo 150 V. kjer je varčevanje z energijo bistvenega pomena.

Ob opisanih prednostih obravnavanih sistemov je treba opozoriti na njihove pomanjkljivosti: visoke stroške ventilskih pretvornikov in pogona ventil-stroj, nizek faktor moči, nizek izkoristek v primerjavi z asinhronim motorjem zaradi dejstva, da pogon deluje z največjo hitrostjo brez kratkega stika navitja motorja rotorja, nizka preobremenitvena zmogljivost indukcijskega motorja, nizka poraba pogonskega motorja (približno 5-7%), potreba po posebnih zagonskih sredstvih, ki zagotavljajo zagonske lastnosti s plitvo regulacijo hitrosti .