Elektrisk drev med asynkron ventilkaskade

I industrien bruges et drev med et lavt hastighedsjusteringsområde (3:2:1), det vil sige den såkaldte ventilkaskade, bygget på basis af en asynkron elektrisk motor og repræsenterer et system med justerbart variabelt drev.

I modsætning til gas- og frekvensregulering er en asynkron elektrisk motor med en kaskadeforbindelse forbundet til et trefaset vekselstrømforsyningsnetværk. Dette er en stor fordel ved dette drevsystem i forhold til de to første. Det har også en højere effektivitet end alle andre systemer. Denne fordel kan forklares ved, at i kaskadesystemer kun konverteres slipenergien, mens i DC-drev og variable frekvenssystemer er hele mængden af ​​energi, der forbruges af motoren, genstand for konvertering.

Sammenlignet med gas- og rheostataktuatorer samt slipkoblinger, hvor slipenergien tabes af dem i modstande, er fordelene ved ventilkaskaden med hensyn til energi endnu højere.Omformerne i disse systemers rotorkredsløb tjener kun til hastighedsstyring. Drevet, bygget ved hjælp af en asynkron motor, giver dig mulighed for at skabe højhastighedssystemer med variabel effekt. Sådanne systemer giver jævn hastighed og drejningsmomentkontrol, kræver ikke et stort antal strøm- og kontaktudstyr.

Ris. 1. Kaskaderskemaer: a — ventil, b — ventilmaskine, c — enkeltkropsventilmaskine

Ventilkaskaden har desuden lav styreeffekt, er let automatiseret og har gode dynamiske egenskaber.

Det skal bemærkes, at i ventilkaskaden cirkulerer frekvensomformeren af ​​rotorkredsløbet ikke reaktiv effekt for at skabe en roterende magnetisk flux af induktionsmotoren, da denne flux skabes af reaktiv effekt, der kommer ind i statorkredsløbet.

Derudover er konverteren, der anvendes i ventiltrinnet, kun designet til effekt proportional med det givne styreområde. Samtidig er konverteren i systemer med frekvensstyring involveret i skabelsen af ​​magnetisk flux, og i dens design er det nødvendigt at tage højde for drevets fulde kraft. Det enkleste ventiltrinskredsløb er et kredsløb med et mellemliggende DC-kredsløb og en ventil-EMF-konverter.

I ventilkredsløb (Fig. A) og ventil-maskine-kaskader (Fig. B) ensrettes rotorstrømmen i henhold til et trefaset brokredsløb, og en yderligere EMF indføres i det ensrettede strømkredsløb i det første hus af ventilkonverter, og i den anden — fra DC-maskinen. Kredsløbet vist i fig. a, består af en induktionsmotor M med en faserotor.

En ventilkonverter V1 er inkluderet i rotorkredsløbet, hvor rotorens vekselstrøm ensrettes.Med en ventilkonverter tændes en inverter (ventilomformer V2) gennem gashåndtaget L, som er en kilde til yderligere EMF. Ventilkonverteren V2 er samlet med en transformer T i henhold til et trefaset neutralt kredsløb. Bruges normalt i små enheder.

I dette diagram er funktionerne af de to ventilomformere tydeligt afgrænset Her fungerer VI-ventilerne som ensrettere, der omdanner slipfrekvensrotorens vekselstrøm til jævnstrøm. Ventiler V2 konverterer strømmen af ​​den stående rotor til vekselstrøm ved netværkets frekvens, det vil sige, at de arbejder i tilstanden af ​​en afhængig inverter.

I ventil-maskine-kaskaden (fig. C) sker omdannelsen af ​​rotorstrømmen ensrettet af ventilomformeren V1 til en vekselstrøm med netværkets frekvens ved hjælp af en jævnstrømsmaskine G og en synkrongenerator G1 . I dette kredsløb spiller maskinerne G og G1 rollen som en inverter.

Forskellige skemaer af asynkrone ventilkaskader er blevet udviklet, men det grundlæggende og mest almindelige skema er vist i fig. Af interesse er AMVK-13-4 enkeltskabene med en effekt på 13 kW. I et tilfælde er en induktionsmotor med en faserotor, en DC-maskine og en rotorgruppe af ukontrollerede ventiler placeret på en sådan kaskade.

Enheden er en AC-motor med trinløs hastighedsregulering. Disse enheder kan overvinde betydelige overbelastninger. Kaskaden har en nominel hastighed på 1400 min-1, en forsyningsspænding på 380 V og et indstillingsområde på 1400-650 min-1 uden omskiftning af statorkredsløbet.

Når du skifter statorviklingen fra stjerne til delta, vil kontrolområdet være 1400-400 min-1, drejningsmomentet er konstant, enhedens vægt er 360 kg, excitationsspændingen er 220 V.Enheden har en beskyttet blæst konstruktion. Disse enheder er anvendelige i drivenheder.

Et skematisk arrangement af en ventil-maskine kaskade med en krop er vist i fig. v. Rotor 5 på en asynkron elektrisk motor og anker 4 på en DC-maskine er monteret på en aksel. I en almindelig cylindrisk leje 6 af stål er statoren 7 af den asynkrone elektriske motor og polerne 8 på DC-maskinen monteret. Samler 9 og glideringe 10, solfangerbørster 3 og børster 1 på asynkronmotoren er forbundet gennem siliciumensrettere 2. For at fjerne varme fra maskinen, især ved reduceret hastighed, er der specielle ventilationskanaler i rotoren og i rammen.

Broensretteren, der leverer den ensrettede rotorspænding til DC-maskinens anker, er sammensat af seks VK-50-1.5 ventiler med en omvendt spænding på 150 V. hvor energibesparelser er afgørende.

Sammen med de beskrevne fordele ved de betragtede systemer er det nødvendigt at bemærke deres ulemper: de høje omkostninger ved ventilomformere og ventil-maskindrevet, lav effektfaktor, lav effektivitet sammenlignet med en asynkronmotor på grund af det faktum, at drevet arbejder med maksimal hastighed uden kortslutning af rotorviklingsmotoren, lav overbelastningskapacitet af induktionsmotoren, lav brug af drivmotoren (med ca. 5-7%), behovet for specielle startmidler, der giver startkarakteristika med lav hastighedskontrol .