Het gebruik van inductiemotoren met gewikkelde rotor als onderdeel van een aandrijving met variabele frequentie

Bij het upgraden van elektrische kraanaandrijvingen is het, om de kosten te verlagen, rationeel om bestaande en werkende asynchrone kraanmotoren te gebruiken. De meeste huishoudelijke kranen zijn meestal uitgerust met faserotormotoren van de MT- en 4MT-serie.

Interessant is de mogelijkheid om asynchrone kraanmotoren met fasevergrendelde rotor te gebruiken als onderdeel van een frequentiegeregelde elektrische aandrijving. Momenteel heeft LLC «Cranpriborservice» positieve ervaring met de werking van asynchrone motoren met een vermogen tot 55 kW met een kortgesloten faserotor wanneer ze worden aangedreven door frequentieomvormers.

Een dergelijke technische oplossing is gemaakt tijdens de modernisering van kranen die voorheen waren uitgerust met traditionele kraanaandrijfsystemen op basis van een asynchrone motor met een faserotor.Om de kosten van een dergelijke upgrade te verlagen, werden elektromotoren bespaard en in sommige gevallen ballastweerstanden, die na controle van de berekeningen en wijziging van het aansluitschema als remweerstanden werden gebruikt.

Vanuit energetisch oogpunt hebben de elektromotoren met wikkelrotor uit de MT- en 4MT-serie zelfs meer de voorkeur dan de elektromotoren met kooianker van dezelfde serie, omdat ze een lagere actieve weerstand van de rotorwikkeling hebben en dus minder verliezen in het koper van de rotor in evenwicht.

Een elektromotor met gewikkelde rotor die is geselecteerd voor gebruik in een traditioneel kraansysteem met een elektrische aandrijving met reostaatregeling, heeft bij het overschakelen naar vermogen van een frequentieomvormer (als de bedrijfsmodus van het mechanisme niet wordt overschreden) altijd een lager startniveau verliezen op.

In de meeste gevallen worden kraanupgrades uitgevoerd om het snelheidsregelingsbereik uit te breiden voor nauwkeurige montagewerkzaamheden of bij het overbrengen van de kraan naar de vloer. In dit geval is de bedieningsmodus van de kraan in de regel lager dan tijdens de fabricage is vastgesteld. Met vectorregeling worden ook stationaire verliezen verminderd, omdat het stroomverbruik in de elektrische aandrijving bij deellast wordt geoptimaliseerd.

Er is een mening dat de spanning pulseert pulsbreedtemodulatietoegepast op de motorwikkelingen leidt tot versnelde veroudering van de isolatie. In dit geval wordt het gebruik van "speciale elektromotoren voor gebruik als onderdeel van aandrijvingen met variabele frequentie" aanbevolen.De isolatieklasse van dergelijke elektromotoren wijkt weliswaar niet af van de isolatieklasse van huishoudelijke elektromotoren uit de MT- en 4MT-serie. Meer dan tien jaar gebruik van elektromotoren met faserotor met kortgesloten ringen als onderdeel van een frequentieregelaar heeft hun hoge betrouwbaarheid bewezen.

Een kenmerk van het ontwerp van motoren met een faserotor is de aanwezigheid van sleepringen en borstels. Daarom lijkt een open circuit van een van de rotorfasen van dergelijke kranen door slijtage van de borstels of schade aan de borstelhouder zeer waarschijnlijk.

Om de werking van de elektrische aandrijving bij rotorfaseverlies vast te stellen, werd op de stand van Cranpriborservice LLC een experiment uitgevoerd met een elektrische aandrijving van het hefmechanisme met een frequentieomvormer van het type Altivar 71 en een motor van 55 kW. De besturingswet van de elektromotor is vector.Voordat een nominale last "van het gewicht" werd getild, werd een van de kortgesloten fasen van de rotor van de 55 kW-motor losgekoppeld.

Vervolgens werd de elektrische aandrijving in bergopwaartse richting ingeschakeld met een frequentie van 25 Hz. Tegelijkertijd accelereert de elektrische aandrijving in de klimrichting, maar snelheidsschommelingen zijn merkbaar.

In afb. 1 toont de experimentele oscillogrammen van de snelheid van de elektrische aandrijving met kortgesloten rotor en wanneer een van de fasen in de rotor is losgekoppeld.

Rijst. 1. Experimentele oscillogrammen van de snelheid van de elektrische aandrijving bij het heffen van de nominale last 0-3P: 1-rotorringen zijn kortgesloten; 2. een van de rotorfasen is losgekoppeld.

Uit de oscillogrammen is te zien dat de versnelling van de elektrische aandrijving in de stijgrichting met een onderbroken fase in de rotor ongeveer 1,5 keer langer duurt dan bij volledig ingekorte ringen. Vanuit het oogpunt van bescherming tegen vallende lasten is een dergelijk regime echter acceptabel.

Er moet ook worden opgemerkt dat de statorstroom die door de omzetter wordt gemeten tijdens faseverlies niet verschilt van de stroom in symmetrische modus, hoewel de waarde theoretisch hoger zou moeten zijn. De thermische beveiliging van de elektromotor is gebaseerd op de berekening van I2t, daarom zal de werking ervan in deze modus niet plaatsvinden.

Hierdoor wordt het faseverlies in de rotor mogelijk niet opgemerkt door servicepersoneel en kan de motor beschadigd raken door oververhitting. Als bescherming tegen een dergelijke modus is het mogelijk om de opname van een thermisch relais in het stator- of rotorcircuit voor te stellen, maar deze oplossing vereist experimentele verificatie.