Kaskadetilslutning af elektriske maskiner

Cascading af elektriske maskiner er et system til jævn regulering af rotationshastigheden af ​​en induktionsmotor ved at indføre en ekstern emk i dens rotorkredsløb, rettet på linje med eller modsat rotorens emk og med en frekvens svarende til rotorfrekvensen.

En sådan maskinkobling blev ofte brugt tidligere til at styre hastigheden af ​​asynkronmotorer med middel og stor effekt af irreversible elektriske drev, for eksempel til irreversible valsemøller, store ventilatorer, mineventilatorer, centrifugalpumper osv.

Alle kaskadeforbindelser af elektriske maskiner kan opdeles i 2 hovedkategorier: anlæg med konstant effekt P = const og anlæg med konstant drejningsmoment M = const.

Installationer med konstant effekt er kendetegnet ved, at en af ​​maskinerne, der indgår i kaskaden med den asynkrone hovedmotor, er mekanisk leddelt med denne motors aksel (fig. 1, a). Ved stolpeinstallationer er der ingen sådan mekanisk forbindelse, og i stedet for én ekstra maskine skal der anvendes mindst to maskiner (fig. 1, b). En af disse maskiner er en DC- eller AC-kollektor.

Ris. 1. Skematiske diagrammer af kaskadeinstallationer: a — konstant effekt (P = const), b — konstant drejningsmoment (M = const).

For at skabe en kaskadeinstallation af en induktionsmotor med en DC-maskine er det nødvendigt at inkludere en slip-til-DC-energiomformer mellem induktionsmotorens rotor og DC-maskinens anker.

Kaskaden ændrer sig også afhængigt af typen af ​​konverter. I princippet kan enhver modifikation af kaskaden udføres både i henhold til skemaet P = const og ifølge skemaet M = const.

I en enkeltarmaturkonverterkaskade (fig. 2) er hastighedsreguleringen i henhold til omformerens driftsbetingelser begrænset til området 5 til 45%.

Ris. 2. Skematisk diagram af en induktionsmotorkaskade og jævnstrømsmaskine med en enkeltarmaturkonverter (P = const).

Retningen af ​​energistrømmene i fig. 1, a og b og i fig. 2 er vist for tilfældet med regulering af hastigheden af ​​en induktionsmotor i den subsynkrone zone, når hjælpekollektormaskinen kører i motordrift. Glideenergien overføres til akslen eller til banen.

Driften af ​​en justerbar asynkronmotor med en højere hastighed end den synkrone er kun mulig med en dobbelt strømforsyning: på siden af ​​statoren og på siden af ​​rotoren (fig. 1, b). I dette tilfælde fungerer konverteren i generatortilstand.

Vindtunnelventilatorer er blandt de mest kraftfulde mekanismer, der kræver elektriske drev med en bred vifte af hastighedskontrol. Nogle vindtunneller kræver elektrisk ventilatordrift på 20.000, 40.000 kW med hastighedsregulering i området 1:8 til 1:10 og opretholdelse af den indstillede hastighed med en nøjagtighed på brøkdele af %.En af løsningerne på dette problem var brugen af ​​kaskadeforbindelse af elektriske maskiner.

Den styrede enheds store effekt og det store variationsområde for induktionsmotorens rotorfrekvens gjorde det umuligt at bruge en enkelt-armaturkonverter eller at bruge et generator-motorsystem, da en jævnstrømsmaskine ikke kan fyldes med strøm i et enkelt armatur med -højere end 7000 kW. I sådanne installationer bruges en to-maskinenhed bestående af en synkronmotor og en DC-generator som omformer (fig. 3).

Et kaskadediagram af en induktionsmotor og en DC-maskine med en motor-generator omformer

Kaskaden består af en hovedinduktionsmotor med variabel hastighed med en viklet rotor, en enhed med variabel hastighed, en enhed med konstant hastighed. Hastighedsregulering sker ved at ændre excitationen.