Conectarea în cascadă a mașinilor electrice
Cascadarea mașinilor electrice este un sistem de reglare lină a vitezei de rotație a unui motor cu inducție prin introducerea unei feme exterioare în circuitul său rotoric, îndreptată în linie sau opusă femelei rotorului și cu o frecvență egală cu frecvența rotorului.
O astfel de cuplare a mașinii a fost adesea folosită mai devreme pentru a controla viteza motoarelor asincrone de putere medie și mare a acționărilor electrice ireversibile, de exemplu, pentru mori cu role ireversibile, ventilatoare mari, ventilatoare de mine, pompe centrifuge etc.
Toate conexiunile în cascadă ale mașinilor electrice pot fi împărțite în 2 categorii principale: instalații cu putere constantă P = const și centrale cu cuplu constant M = const.
Instalațiile cu putere constantă se caracterizează prin faptul că una dintre mașinile incluse în cascadă cu motorul principal asincron este articulată mecanic cu arborele acestui motor (Fig. 1, a). În instalațiile post, nu există o astfel de conexiune mecanică și, în loc de o mașină suplimentară, trebuie utilizate cel puțin două mașini (Fig. 1, b). Una dintre aceste mașini este un colector DC sau AC.
Orez. 1. Scheme schematice ale instalațiilor în cascadă: a — putere constantă (P = const), b — cuplu constant (M = const).
Pentru a crea o instalare în cascadă a unui motor cu inducție cu o mașină de curent continuu, este necesar să se includă un convertor de energie cu alunecare la CC între rotorul motorului de inducție și armătura mașinii de curent continuu.
Cascada se modifică și în funcție de tipul de convertor. În principiu, orice modificare a cascadei poate fi efectuată atât după schema P = const, cât și după schema M = const.
Într-o cascadă de convertizor cu o singură armătură (Fig. 2), reglarea vitezei în funcție de condițiile de funcționare a convertorului este limitată la intervalul de la 5 la 45%.
Orez. 2. Schema schematică a unui motor cu inducție în cascadă și a unei mașini de curent continuu cu un convertor cu o singură armătură (P = const).
Direcția fluxurilor de energie din fig. 1, a și b și în fig. 2 este prezentată pentru cazul reglării vitezei unui motor cu inducție în zona subsincronă când mașina de colectare auxiliară funcționează în regim de motor. Energia de alunecare este transmisă arborelui sau pânzei.
Funcționarea unui motor asincron reglabil cu o viteză mai mare decât cea sincronă este posibilă doar cu o sursă dublă de alimentare: pe partea statorului și pe partea rotorului (Fig. 1, b). În acest caz, convertorul funcționează în modul generator.
Ventilatoarele de tunel de vânt sunt printre cele mai puternice mecanisme care necesită acționări electrice cu o gamă largă de control al vitezei. Unele tuneluri de vânt necesită antrenări electrice ale ventilatoarelor de 20.000, 40.000 kW cu reglare a vitezei în intervalul 1:8 până la 1:10 și menținerea vitezei setate cu o precizie de fracții de %.Una dintre soluțiile la această problemă a fost utilizarea conexiunii în cascadă a mașinilor electrice.
Puterea mare a dispozitivului controlat și gama largă de variație a frecvenței rotorului a motorului cu inducție au făcut imposibilă utilizarea unui convertor cu o singură armătură sau utilizarea unui sistem generator-motor, deoarece o mașină de curent continuu nu poate fi umplută cu putere. într-o singură armătură cu -mai mare de 7000 kW. În astfel de instalații, o unitate cu două mașini constând dintr-un motor sincron și un generator de curent continuu este utilizată ca convertor (Fig. 3).
O diagramă în cascadă a unui motor cu inducție și a unei mașini de curent continuu cu un convertor motor-generator
Cascada constă dintr-un motor principal cu inducție cu viteză variabilă cu un rotor bobinat, o unitate de viteză variabilă, o unitate de viteză constantă. Reglarea vitezei se face prin schimbarea excitației.