Kaskadekobling av elektriske maskiner

Kaskadering av elektriske maskiner er et system for jevn regulering av rotasjonshastigheten til en induksjonsmotor ved å introdusere en ekstern emk i rotorkretsen, rettet på linje med eller motsatt av rotorens emk og med en frekvens lik rotorfrekvensen.

En slik maskinkobling ble ofte brukt tidligere for å kontrollere hastigheten til asynkronmotorer med middels og stor kraft til irreversible elektriske stasjoner, for eksempel for irreversible valsemøller, store vifter, gruvevifter, sentrifugalpumper, etc.

Alle kaskadekoblinger av elektriske maskiner kan deles inn i 2 hovedkategorier: anlegg med konstant effekt P = const og anlegg med konstant dreiemoment M = const.

Installasjoner med konstant kraft er preget av det faktum at en av maskinene som er inkludert i kaskaden med den asynkrone hovedmotoren, er mekanisk leddet med akselen til denne motoren (fig. 1, a). I stolpeinstallasjoner er det ingen slik mekanisk kobling, og i stedet for én ekstra maskin må det brukes minst to maskiner (fig. 1, b). En av disse maskinene er en DC- eller AC-kollektor.

Ris. 1. Skjematiske diagrammer av kaskadeinstallasjoner: a — konstant effekt (P = const), b — konstant dreiemoment (M = const).

For å lage en kaskadeinstallasjon av en induksjonsmotor med en DC-maskin, er det nødvendig å inkludere en slip-til-DC-energiomformer mellom rotoren til induksjonsmotoren og ankeret til DC-maskinen.

Kaskaden endres også avhengig av type omformer. I prinsippet kan enhver modifikasjon av kaskaden utføres både i henhold til skjemaet P = const og i henhold til skjemaet M = const.

I en enkeltarmatur-omformerkaskade (fig. 2) er hastighetsreguleringen i henhold til omformerens driftsforhold begrenset til området 5 til 45 %.

Ris. 2. Skjematisk diagram av en induksjonsmotorkaskade- og likestrømsmaskin med en ankeromformer (P = const).

Retningen til energistrømmene i fig. 1, a og b og på fig. 2 er vist for regulering av hastigheten til en induksjonsmotor i den subsynkrone sonen når hjelpekollektormaskinen er i motordrift. Glideenergien overføres til akselen eller til banen.

Driften av en justerbar asynkronmotor med en hastighet høyere enn den synkrone er bare mulig med en dobbel strømforsyning: på siden av statoren og på siden av rotoren (fig. 1, b). I dette tilfellet fungerer omformeren i generatormodus.

Vindtunnelvifter er blant de kraftigste mekanismene som krever elektriske stasjoner med et bredt spekter av hastighetskontroll. Noen vindtunneler krever elektrisk viftedrift på 20 000, 40 000 kW med hastighetsregulering i området 1:8 til 1:10 og opprettholdelse av innstilt hastighet med en nøyaktighet på brøkdeler av %.En av løsningene på dette problemet var bruken av kaskadekobling av elektriske maskiner.

Den store kraften til den kontrollerte enheten og det brede spekteret av variasjon av rotorfrekvensen til induksjonsmotoren gjorde det umulig å bruke en enkeltarmaturomformer eller å bruke et generator-motorsystem, siden en likestrømsmaskin ikke kan fylles med strøm i en enkelt armatur med -høyere enn 7000 kW. I slike installasjoner brukes en to-maskinsenhet bestående av en synkronmotor og en DC-generator som omformer (fig. 3).

Et kaskadediagram av en induksjonsmotor og en DC-maskin med en motor-generator omformer

Kaskaden består av en hovedinduksjonsmotor med variabel hastighet med en viklet rotor, en enhet med variabel hastighet, en enhet med konstant hastighet. Hastighetsregulering gjøres ved å endre eksitasjonen.