Acționare electrică cu cascadă de supape asincrone

În industrie, se folosește o acționare cu un domeniu de reglare a vitezei reduse (3:2:1), adică așa-numita cascadă de supape, construită pe baza unui motor electric asincron și reprezentând un sistem de antrenare variabilă reglabilă.

Spre deosebire de reglarea accelerației și a frecvenței, cu o conexiune în cascadă, un motor electric asincron este conectat la o rețea de alimentare cu curent alternativ trifazat. Acesta este un mare avantaj al acestui sistem de acționare față de primele două. De asemenea, are o eficiență mai mare decât toate celelalte sisteme. Acest avantaj poate fi explicat prin faptul că în sistemele în cascadă este convertită doar energia de alunecare, în timp ce în sistemele de acţionare DC şi frecvenţă variabilă, întreaga cantitate de energie consumată de motor este supusă conversiei.

În comparație cu actuatoarele de accelerație și reostat, precum și ambreiajele de alunecare, unde energia de alunecare este pierdută de acestea în rezistențe, avantajele cascadei de supape din punct de vedere energetic sunt și mai mari.Convertizoarele din circuitul rotor al acestor sisteme servesc numai pentru controlul vitezei. Unitatea, construită folosind un motor asincron, vă permite să creați sisteme de mare viteză cu putere variabilă. Astfel de sisteme asigură un control fluid al vitezei și al cuplului, nu necesită un număr mare de echipamente de putere și contact.

Orez. 1. Scheme de cascade: a — supapă, b — mașină cu supapă, c — mașină cu supapă cu un singur corp

Cascada de supape are, de asemenea, o putere de control scăzută, este ușor de automatizat și are proprietăți dinamice bune.

Trebuie remarcat faptul că, în cascada supapelor, convertorul de frecvență al circuitului rotorului nu circulă puterea reactivă pentru a crea un flux magnetic rotativ al motorului cu inducție, deoarece acest flux este creat de puterea reactivă care intră în circuitul statorului.

În plus, convertizorul utilizat în treapta supapei este proiectat doar pentru putere proporțională cu domeniul de control dat. În același timp, în sistemele cu control al frecvenței, convertorul este implicat în crearea fluxului magnetic, iar în proiectarea acestuia este necesar să se ia în considerare întreaga putere a unității. Cel mai simplu circuit de etapă de supapă este un circuit cu un circuit DC intermediar și un convertor EMF de supapă.

În circuitele supapelor (Fig. A) și cascadele supapă-mașină (Fig. B), curentul rotorului este redresat conform unui circuit de punte trifazat și un EMF suplimentar este introdus în circuitul de curent rectificat din prima carcasă de către convertor de supapă, iar în al doilea — de la mașina de curent continuu. Circuitul prezentat în fig. a, constă dintr-un motor cu inducție M cu un rotor de fază.

Un convertor de supapă V1 este inclus în circuitul rotorului, în care curentul AC al rotorului este redresat.Cu un convertor de supapă, un invertor (convertorul de supapă V2) este pornit prin clapeta de accelerație L, care este o sursă de EMF suplimentară. Convertorul de supapă V2 este asamblat cu un transformator T conform unui circuit neutru trifazat. Folosit de obicei la dispozitive mici.

În această diagramă, funcțiile celor două convertoare de supape sunt clar delimitate.Aici supapele VI acționează ca redresoare, transformând curentul alternativ al rotorului de frecvență de alunecare în curent continuu. Supapele V2 transformă curentul rotorului în picioare în curent alternativ la frecvența rețelei, adică funcționează în modul unui invertor dependent.

În cascada supapă-mașină (Fig. C), conversia curentului rotor redresat de convertorul de supapă V1 într-un curent alternativ cu frecvența rețelei are loc cu ajutorul unei mașini de curent continuu G și a unui generator sincron G1. . În acest circuit, mașinile G și G1 joacă rolul unui invertor.

Au fost dezvoltate diverse scheme de cascade de supape asincrone, dar schema de bază și cea mai comună este prezentată în Fig. De interes sunt carcasele simple AMVK-13-4 cu o putere de 13 kW. Într-un caz, un motor de inducție cu un rotor de fază, o mașină de curent continuu și un grup rotor de supape necontrolate sunt plasate pe o astfel de cascadă.

Dispozitivul este un motor AC cu reglare continuă a vitezei. Aceste dispozitive pot depăși supraîncărcările semnificative. Cascada are o viteză nominală de 1400 min-1, o tensiune de alimentare de 380 V și un domeniu de reglare de 1400-650 min-1 fără comutarea circuitului statorului.

Când comutați înfășurarea statorului de la stea la triunghi, domeniul de control va fi 1400-400 min-1, cuplul este constant, greutatea unității este de 360 ​​kg, tensiunea de excitare este de 220 V.Aparatul are o construcție suflată protejată. Aceste unități sunt aplicabile în unitățile de antrenare.

În Fig. v. Rotorul 5 al unui motor electric asincron și armătura 4 a unei mașini de curent continuu sunt montate pe un singur arbore. Într-un pat cilindric de oțel comun 6, statorul 7 al motorului electric asincron și polii 8 ai mașinii de curent continuu sunt montați. Colectorul 9 și inelele culisante 10, periile colectoare 3 și periile 1 ale motorului asincron sunt conectate prin redresoare de siliciu 2. Pentru a îndepărta căldura din mașină, mai ales la viteză redusă, există canale speciale de ventilație în rotor și în cadru.

Redresorul în punte care furnizează tensiunea redresată rotorului la armătura mașinii DC este asamblat din șase supape VK-50-1.5 cu o tensiune inversă de 150 V. unde economia de energie este esențială.

Alături de avantajele descrise ale sistemelor luate în considerare, este necesar de remarcat și dezavantajele acestora: costul ridicat al convertoarelor de supapă și a antrenamentului supapă-mașină, factor de putere scăzut, eficiență scăzută în comparație cu un motor asincron datorită faptului că antrenamentul funcționează cu viteză maximă fără scurtcircuit al motorului de bobinare a rotorului, capacitate redusă de suprasarcină a motorului cu inducție, utilizare redusă a motorului de antrenare (cu aproximativ 5-7%), necesitatea unor mijloace speciale de pornire care să ofere caracteristici de pornire cu control al vitezei de mică adâncime .