Eldrivning med asynkron ventilkaskad
Inom industrin används en drivenhet med ett grunt hastighetsjusteringsområde (3:2:1), det vill säga den så kallade ventilkaskaden, byggd på basis av en asynkron elektrisk motor och representerar ett system med justerbar variabel drift.
Till skillnad från gas- och frekvensreglering, med en kaskadkoppling, är en asynkron elmotor ansluten till ett trefas växelströmsförsörjningsnät. Detta är en stor fördel med detta drivsystem jämfört med de två första. Den har också en högre effektivitet än alla andra system. Denna fördel kan förklaras av det faktum att i kaskadsystem endast glidenergin omvandlas, medan i DC-drivenheter och variabelfrekvenssystem är hela energimängden som förbrukas av motorn föremål för omvandling.
Jämfört med gas- och reostatställdon, samt slirkopplingar, där slirenergin förloras av dem i motstånd, är fördelarna med ventilkaskaden i termer av energi ännu högre.Omvandlarna i rotorkretsen i dessa system tjänar endast för varvtalsreglering. Drivenheten, byggd med en asynkronmotor, låter dig skapa höghastighetssystem med variabel effekt. Sådana system ger jämn hastighet och vridmomentkontroll, kräver inte ett stort antal kraft- och kontaktutrustning.
Ris. 1. Kaskadscheman: a — ventil, b — ventilmaskin, c — enkroppsventilmaskin
Ventilkaskaden har även låg styreffekt, är lättautomatiserad och har goda dynamiska egenskaper.
Det bör noteras att i ventilkaskaden cirkulerar frekvensomformaren i rotorkretsen inte reaktiv effekt för att skapa ett roterande magnetiskt flöde av induktionsmotorn, eftersom detta flöde skapas av reaktiv effekt som kommer in i statorkretsen.
Dessutom är omvandlaren som används i ventilsteget endast konstruerad för effekt proportionell mot det givna reglerområdet. Samtidigt, i system med frekvensstyrning, är omvandlaren involverad i skapandet av magnetiskt flöde, och i dess design är det nödvändigt att ta hänsyn till drivenhetens fulla kraft. Den enklaste ventilstegkretsen är en krets med en mellanliggande DC-krets och en ventil EMF-omvandlare.
I ventilkretsar (Fig. A) och ventil-maskinkaskader (Fig. B) likriktas rotorströmmen enligt en trefas bryggkrets, och en ytterligare EMF införs i den likriktade strömkretsen i det första huset av ventilomvandlare, och i den andra — från DC-maskinen. Kretsen som visas i fig. a, består av en induktionsmotor M med en fasrotor.
En ventilomvandlare V1 ingår i rotorkretsen, i vilken rotorns växelström likriktas.Med en ventilomvandlare slås en växelriktare (ventilomvandlare V2) på genom gasreglaget L, vilket är en källa till ytterligare EMF. Ventilomvandlaren V2 är sammansatt med en transformator T enligt en trefas nollkrets. Används vanligtvis i små enheter.
I detta diagram är de två ventilomvandlarnas funktioner tydligt avgränsade. Här fungerar VI-ventilerna som likriktare och omvandlar slirfrekvensrotorns växelström till likström. Ventiler V2 omvandlar strömmen från den stående rotorn till växelström vid nätverkets frekvens, det vill säga de arbetar i läget för en beroende växelriktare.
I ventil-maskin-kaskaden (fig. C) sker omvandlingen av den av ventilomvandlaren V1 likriktade rotorströmmen till en växelström med nätets frekvens med hjälp av en likströmsmaskin G och en synkrongenerator G1 . I denna krets spelar maskinerna G och G1 rollen som en växelriktare.
Olika scheman för asynkrona ventilkaskader har utvecklats, men det grundläggande och vanligaste schemat visas i fig. Av intresse är AMVK-13-4 enkelkapslingar med en effekt på 13 kW. I ett fall placeras en induktionsmotor med en fasrotor, en DC-maskin och en rotorgrupp av okontrollerade ventiler på en sådan kaskad.
Enheten är en AC-motor med steglös hastighetsreglering. Dessa enheter kan övervinna betydande överbelastningar. Kaskaden har en nominell hastighet på 1400 min-1, en matningsspänning på 380 V och ett inställningsområde på 1400-650 min-1 utan att byta statorkrets.
När du byter statorlindning från stjärna till delta kommer kontrollområdet att vara 1400-400 min-1, vridmomentet är konstant, enhetens vikt är 360 kg, excitationsspänningen är 220 V.Enheten har en skyddad blåst konstruktion. Dessa enheter kan användas i drivenheter.
Ett schematiskt arrangemang av en ventil-maskinkaskad med en kropp visas i fig. v. Rotor 5 hos en asynkron elektrisk motor och ankare 4 hos en DC-maskin är monterade på en axel. I en vanlig cylindrisk bädd 6 av stål är statorn 7 hos den asynkrona elektriska motorn och polerna 8 på DC-maskinen monterade. Kollektor 9 och glidringar 10, kollektorborstar 3 och borstar 1 hos asynkronmotorn är sammankopplade genom kisellikriktare 2. För att avlägsna värme från maskinen, speciellt vid reducerad hastighet, finns speciella ventilationskanaler i rotorn och i ramen.
Brygglikriktaren som levererar den likriktade rotorspänningen till DC-maskinankaret är sammansatt av sex VK-50-1,5 ventiler med en backspänning på 150 V. där energibesparing är väsentlig.
Tillsammans med de beskrivna fördelarna med de övervägda systemen är det nödvändigt att notera deras nackdelar: den höga kostnaden för ventilomvandlarna och ventil-maskindrivningen, låg effektfaktor, låg effektivitet jämfört med en asynkronmotor på grund av det faktum att drivenheten fungerar med maximalt varvtal utan kortslutning av rotorlindningsmotorn, låg överbelastningskapacitet hos induktionsmotorn, låg användning av drivmotorn (med ca 5-7%), behov av speciella startmedel som ger startegenskaper med grund hastighetskontroll .