Elektrisk drift med asynkron ventilkaskade
I industrien brukes en drivenhet med et grunt hastighetsjusteringsområde (3:2:1), det vil si den såkalte ventilkaskaden, bygget på grunnlag av en asynkron elektrisk motor og representerer et system med justerbar variabel drift.
I motsetning til gass- og frekvensregulering, med en kaskadekobling, er en asynkron elektrisk motor koblet til et trefaset vekselstrømforsyningsnettverk. Dette er en stor fordel med dette drivsystemet i forhold til de to første. Den har også høyere effektivitet enn alle andre systemer. Denne fordelen kan forklares med det faktum at i kaskadesystemer bare slippenergien konverteres, mens i DC-drev og systemer med variabel frekvens er hele energimengden som forbrukes av motoren gjenstand for konvertering.
Sammenlignet med gass- og reostataktuatorer, så vel som slurekoblinger, hvor slippenergien går tapt av dem i motstand, er fordelene med ventilkaskaden når det gjelder energi enda høyere.Omformerne i rotorkretsen til disse systemene tjener kun til hastighetskontroll. Drivenheten, bygget ved hjelp av en asynkronmotor, lar deg lage høyhastighetssystemer med variabel kraft. Slike systemer gir jevn hastighet og dreiemomentkontroll, krever ikke et stort antall kraft- og kontaktutstyr.
Ris. 1. Kaskader: a — ventil, b — ventilmaskin, c — enkeltkroppsventilmaskin
Ventilkaskaden har også lav styreeffekt, er lett automatisert og har gode dynamiske egenskaper.
Det skal bemerkes at i ventilkaskaden sirkulerer ikke frekvensomformeren til rotorkretsen reaktiv effekt for å skape en roterende magnetisk fluks av induksjonsmotoren, siden denne fluksen skapes av reaktiv effekt som kommer inn i statorkretsen.
I tillegg er omformeren som brukes i ventiltrinnet kun designet for effekt proporsjonal med det gitte kontrollområdet. Samtidig, i systemer med frekvenskontroll, er omformeren involvert i opprettelsen av magnetisk fluks, og i utformingen er det nødvendig å ta hensyn til stasjonens fulle kraft. Den enkleste ventiltrinnkretsen er en krets med en mellomliggende DC-krets og en ventil EMF-omformer.
I ventilkretser (fig. A) og ventil-maskin-kaskader (fig. B) blir rotorstrømmen likerettet i henhold til en trefaset brokrets, og en ekstra EMF blir introdusert i den likerettede strømkretsen i det første huset av ventilomformer, og i den andre — fra DC-maskinen. Kretsen vist i fig. a, består av en induksjonsmotor M med faserotor.
En ventilomformer V1 er inkludert i rotorkretsen, hvor rotorens vekselstrøm likerettes.Med en ventilomformer slås en omformer (ventilomformer V2) på gjennom gasspjeldet L, som er en kilde til ytterligere EMF. Ventilomformeren V2 er satt sammen med en transformator T i henhold til en trefaset nøytral krets. Brukes vanligvis i små enheter.
I dette diagrammet er funksjonene til de to ventilomformerne tydelig avgrenset.Her fungerer VI-ventilene som likerettere, og konverterer slipfrekvensrotorens vekselstrøm til likestrøm. Ventiler V2 konverterer strømmen til den stående rotoren til vekselstrøm med frekvensen til nettverket, det vil si at de fungerer i modusen til en avhengig omformer.
I ventil-maskin-kaskaden (fig. C) skjer omformingen av rotorstrømmen likrettet av ventilomformeren V1 til en vekselstrøm med frekvensen til nettverket ved hjelp av en likestrømsmaskin G og en synkrongenerator G1 . I denne kretsen spiller maskinene G og G1 rollen som en omformer.
Ulike skjemaer for asynkrone ventilkaskader er utviklet, men det grunnleggende og vanligste skjemaet er vist i fig. Av interesse er AMVK-13-4 enkeltskapene med en effekt på 13 kW. I ett tilfelle er en induksjonsmotor med en faserotor, en DC-maskin og en rotorgruppe med ukontrollerte ventiler plassert på en slik kaskade.
Enheten er en AC-motor med trinnløs hastighetsregulering. Disse enhetene kan overvinne betydelige overbelastninger. Kaskaden har en nominell hastighet på 1400 min-1, en forsyningsspenning på 380 V og et justeringsområde på 1400-650 min-1 uten å bytte statorkrets.
Når du bytter statorviklingen fra stjerne til delta, vil kontrollområdet være 1400-400 min-1, dreiemomentet er konstant, vekten til enheten er 360 kg, eksitasjonsspenningen er 220 V.Enheten har en beskyttet blåst konstruksjon. Disse enhetene kan brukes i drivenheter.
Et skjematisk arrangement av en ventil-maskin-kaskade med ett legeme er vist i fig. v. Rotor 5 til en asynkron elektrisk motor og armatur 4 til en DC-maskin er montert på en aksel. I en vanlig sylindrisk stålseng 6 er statoren 7 til den asynkrone elektriske motoren og polene 8 til DC-maskinen montert. Samler 9 og glideringer 10, samlebørster 3 og børster 1 til asynkronmotoren er forbundet gjennom silisiumlikerettere 2. For å fjerne varme fra maskinen, spesielt ved redusert hastighet, er det spesielle ventilasjonskanaler i rotoren og i rammen.
Brolikeretteren som leverer den likerettede rotorspenningen til DC-maskinankeret er satt sammen av seks VK-50-1,5 ventiler med en reversspenning på 150 V. hvor energisparing er avgjørende.
Sammen med de beskrevne fordelene ved de betraktede systemene, er det nødvendig å merke seg deres ulemper: de høye kostnadene for ventilomformere og ventilmaskindrift, lav effektfaktor, lav effektivitet sammenlignet med en asynkronmotor på grunn av det faktum at stasjonen fungerer med maksimal hastighet uten kortslutning av rotorviklingsmotoren, lav overbelastningskapasitet på induksjonsmotoren, lav bruk av drivmotoren (med ca. 5-7%), behov for spesielle startmidler som gir startkarakteristikk med grunn hastighetskontroll .