Електрическо задвижване с асинхронна клапанна каскада
В промишлеността се използва задвижване с плитък диапазон на регулиране на скоростта (3: 2: 1), тоест така наречената клапанна каскада, изградена на базата на асинхронен електродвигател и представляваща система от регулируемо променливо задвижване .
За разлика от дроселната клапа и регулирането на честотата, с каскадна връзка, асинхронен електродвигател е свързан към трифазна захранваща мрежа с променлив ток. Това е голямо предимство на тази задвижваща система пред първите две. Той също така има по -висока ефективност от всички други системи. Това предимство може да се обясни с факта, че в каскадни системи се преобразува само енергията на приплъзване, докато в постояннотокови задвижвания и системи с променлива честота, цялото количество енергия, консумирано от двигателя, подлежи на преобразуване.
В сравнение с задвижванията за управление на дросела и реостата, както и с приплъзващите съединители, при които енергията на приплъзване се губи от тях в съпротивления, предимствата на клапанната каскада по отношение на енергията са още по -високи. Преобразувателите в роторната верига на тези системи служат само за контрол на скоростта. Задвижването, изградено с помощта на асинхронен двигател, ви позволява да създавате високоскоростни системи с променлива мощност. Такива системи осигуряват плавен контрол на скоростта и въртящия момент, не изискват голям брой захранващи и контактни съоръжения.
Ориз. 1. Схеми на каскади: а — вентил, б — вентилна машина, в — еднокорпусна вентилна машина
Каскадата на клапаните също има ниска мощност на управление, лесно се автоматизира и има добри динамични свойства.
Трябва да се отбележи, че в каскадата на клапаните честотният преобразувател на роторната верига не циркулира реактивна мощност, за да създаде въртящ се магнитен поток на асинхронния двигател, тъй като този поток се създава от реактивна мощност, влизаща в веригата на статора.
В допълнение, преобразувателят, използван в степента на клапана, е проектиран само за мощност, пропорционална на дадения диапазон на управление. В същото време в системи с честотен контрол преобразувателят участва в създаването на магнитен поток и при проектирането му е необходимо да се вземе предвид пълната мощност на задвижването. Най -простата верига на клапанен етап е верига с междинна DC верига и вентилен EMF конвертор.
В веригите на клапана (фиг. А) и каскадите на клапан-машина (фиг. Б) токът на ротора се коригира съгласно трифазна мостова верига, а допълнителна ЕМП се въвежда във веригата на коригирания ток в първата корпус от вентилния преобразувател, а във втория — от DC машината. Схемата, показана на фиг. а, се състои от асинхронен двигател М с фазов ротор.
В веригата на ротора е включен вентилен преобразувател V1, в който променливият ток на ротора се коригира. С вентилен преобразувател се включва инвертор (вентилен преобразувател V2) през дросела L, който е източник на допълнителна ЕМП. Клапанният преобразувател V2 е сглобен с трансформатор Т съгласно трифазна нулева верига. Обикновено се използва в малки устройства.
На тази диаграма функциите на двата вентилни преобразувателя са ясно очертани.Тук VI клапаните действат като токоизправители, преобразуващи променливия ток на ротора с честота на приплъзване в постоянен ток. Вентилите V2 преобразуват тока на изправения ротор в променлив ток с честотата на мрежата, тоест те работят в режим на зависим инвертор.
В каскадата клапан-машина (фиг. В) преобразуването на тока на ротора, коригиран от вентилния преобразувател V1 в променлив ток с честотата на мрежата, става с помощта на машина с постоянен ток G и синхронен генератор G1. В тази схема машини G и G1 играят ролята на инвертор.
Разработени са различни схеми на асинхронни клапанни каскади, но основната и най -често срещаната схема е показана на фиг. Интерес представляват единичните корпуси AMVK-13-4 с мощност 13 kW. В един случай на такава каскада се поставят асинхронен двигател с фазов ротор, DC машина и роторна група от неконтролирани клапани.
Устройството е мотор с променлив ток с непрекъснато регулиране на скоростта. Тези устройства могат да преодолеят значителни претоварвания. Каскадата има номинална скорост 1400 min-1, захранващо напрежение 380 V и диапазон на регулиране 1400-650 min-1 без превключване на статорната верига.
При превключване на намотката на статора от звезда към триъгълник обхватът на управление ще бъде 1400-400 min-1, въртящият момент е постоянен, теглото на единицата е 360 kg, напрежението на възбуждане е 220 V. Устройството има защитена издухана конструкция. Тези единици са приложими в задвижващи устройства.
Схематично устройство на каскада клапан-машина с един корпус е показано на фиг. v. Ротор 5 на асинхронен електродвигател и котва 4 на машина с постоянен ток са монтирани на един вал. В общо стоманено цилиндрично легло 6, статорът 7 на асинхронния електродвигател и полюсите 8 на машината с постоянен ток са монтирани. Колектор 9 и плъзгащи пръстени 10, колекторни четки 3 и четки 1 на асинхронния двигател са свързани чрез силиконови токоизправители 2. За отстраняване на топлината от машината, особено при намалена скорост, има специални вентилационни канали в ротора и в рамката.
Мостовият токоизправител, подаващ коригираното напрежение на ротора към котвата на машината с постоянен ток, е сглобен от шест клапана VK-50-1.5 с обратно напрежение 150 V. където спестяването на енергия е от съществено значение.
Наред с описаните предимства на разглежданите системи е необходимо да се отбележат и техните недостатъци: високата цена на преобразувателите на вентила и задвижването на клапан-машина, нисък коефициент на мощност, ниска ефективност в сравнение с асинхронен двигател в резултат на факта, че задвижването работи с максимална скорост без късо съединение на роторния намотъчен двигател, нисък капацитет на претоварване на асинхронния двигател, ниска употреба на задвижващия двигател (с около 5-7%), необходимостта от специални пускови средства, които осигуряват стартови характеристики с плитки контрол на скоростта.