Elektrische aandrijving met asynchrone klepcascade

In de industrie wordt een aandrijving met een ondiep snelheidsinstelbereik (3:2:1) gebruikt, dat wil zeggen de zogenaamde klepcascade, gebouwd op basis van een asynchrone elektromotor en die een systeem van instelbare variabele aandrijving vertegenwoordigt.

In tegenstelling tot gas- en frequentieregeling wordt bij een cascadeschakeling een asynchrone elektromotor aangesloten op een driefasig wisselstroomnet. Dit is een groot voordeel van dit aandrijfsysteem ten opzichte van de eerste twee. Het heeft ook een hoger rendement dan alle andere systemen. Dit voordeel kan worden verklaard door het feit dat bij cascadesystemen alleen de slipenergie wordt omgezet, terwijl bij DC-aandrijvingen en systemen met variabele frequentie de volledige hoeveelheid energie die door de motor wordt verbruikt, wordt omgezet.

Vergeleken met gasklep- en reostaatactuatoren, evenals slipkoppelingen, waarbij de slipenergie door hen verloren gaat in weerstanden, zijn de voordelen van de klepcascade in termen van energie nog groter.De omvormers in het rotorcircuit van deze systemen dienen alleen voor snelheidsregeling. De aandrijving, gebouwd met behulp van een asynchrone motor, stelt u in staat om snelle systemen met variabel vermogen te creëren. Dergelijke systemen bieden een soepele snelheids- en koppelregeling en vereisen geen groot aantal vermogens- en contactapparatuur.

Rijst. 1. Schema's van cascades: a - klep, b - klepmachine, c - klepmachine met één lichaam

De klepcascade heeft daarnaast een laag regelvermogen, is eenvoudig te automatiseren en heeft goede dynamische eigenschappen.

Opgemerkt moet worden dat in de klepcascade de frequentieomvormer van het rotorcircuit geen reactief vermogen laat circuleren om een ​​roterende magnetische flux van de inductiemotor te creëren, aangezien deze flux wordt gecreëerd door reactief vermogen dat het statorcircuit binnenkomt.

Bovendien is de in de kleptrap gebruikte omvormer alleen ontworpen voor vermogen dat proportioneel is met het gegeven regelbereik. Tegelijkertijd is de omvormer in systemen met frequentieregeling betrokken bij het creëren van magnetische flux en moet bij het ontwerp rekening worden gehouden met het volledige vermogen van de aandrijving. Het eenvoudigste ventieltrapcircuit is een circuit met een DC-tussenkring en een ventiel-EMF-omzetter.

In klepcircuits (Fig. A) en klepmachine-cascades (Fig. B) wordt de rotorstroom gelijkgericht volgens een driefasig brugcircuit en wordt een extra EMF in het gelijkgerichte stroomcircuit in de eerste behuizing geïntroduceerd door de klepomvormer, en in de tweede - van de DC-machine. De schakeling getoond in Fig. a, bestaat uit een inductiemotor M met een faserotor.

In het rotorcircuit is een klepomvormer V1 opgenomen, waarin de rotorwisselstroom wordt gelijkgericht.Bij een klepomvormer wordt via de smoorklep L een inverter (klepomvormer V2) ingeschakeld, die een bron van extra EMF is. De klepomvormer V2 is geassembleerd met een transformator T volgens een driefasig neutraal circuit. Meestal gebruikt in kleine apparaten.

In dit diagram zijn de functies van de twee klepomvormers duidelijk afgebakend.Hier werken de VI-kleppen als gelijkrichters, die de wisselstroom van de slipfrequentierotor omzetten in gelijkstroom. Kleppen V2 zetten de stroom van de staande rotor om in wisselstroom met de frequentie van het netwerk, dat wil zeggen dat ze werken in de modus van een afhankelijke omvormer.

In de klepmachinecascade (Fig. C) vindt de omzetting van de door de klepomvormer V1 gelijkgerichte rotorstroom in een wisselstroom met de frequentie van het netwerk plaats met behulp van een gelijkstroommachine G en een synchrone generator G1 . In deze schakeling spelen machines G en G1 de rol van omvormer.

Er zijn verschillende schema's van asynchrone klepcascades ontwikkeld, maar het basis- en meest gebruikelijke schema wordt getoond in Fig. Interessant zijn de enkele behuizingen AMVK-13-4 met een vermogen van 13 kW. In het ene geval worden op zo'n cascade een asynchrone motor met een faserotor, een gelijkstroommachine en een rotorgroep van ongeregelde kleppen geplaatst.

Het apparaat is een AC-motor met traploze snelheidsregeling. Deze apparaten kunnen aanzienlijke overbelastingen overwinnen. De cascade heeft een nominaal toerental van 1400 min-1, een voedingsspanning van 380 V en een instelbereik van 1400-650 min-1 zonder schakelen van het statorcircuit.

Bij het omschakelen van de statorwikkeling van ster naar delta, is het regelbereik 1400-400 min-1, het koppel is constant, het gewicht van de eenheid is 360 kg, de excitatiespanning is 220 V.Het apparaat heeft een beschermde geblazen constructie. Deze units zijn toepasbaar in aandrijfunits.

Een schematische opstelling van een cascade van een klepmachine met één lichaam wordt getoond in Fig. v. Rotor 5 van een asynchrone elektromotor en anker 4 van een gelijkstroommachine zijn op één as gemonteerd. In een gewoon stalen cilindrisch bed 6 zijn de stator 7 van de asynchrone elektromotor en de polen 8 van de gelijkstroommachine gemonteerd. Collector 9 en glijringen 10, collectorborstels 3 en borstels 1 van de asynchrone motor zijn verbonden via siliciumgelijkrichters 2. Om warmte van de machine af te voeren, vooral bij lage snelheid, zijn er speciale ventilatiekanalen in de rotor en in het frame.

De bruggelijkrichter die de gelijkgerichte rotorspanning levert aan het anker van de gelijkstroommachine, is samengesteld uit zes VK-50-1.5-kleppen met een sperspanning van 150 V. waar energiebesparing essentieel is.

Naast de beschreven voordelen van de beschouwde systemen, is het noodzakelijk om hun nadelen op te merken: de hoge kosten van de klepomvormers en de aandrijving van de klepmachine, lage arbeidsfactor, laag rendement in vergelijking met een asynchrone motor vanwege het feit dat de aandrijving werkt met maximale snelheid zonder kortsluiting van de rotorwikkelmotor, lage overbelastingscapaciteit van de inductiemotor, laag gebruik van de aandrijfmotor (met ongeveer 5-7%), de behoefte aan speciale startmiddelen die startkarakteristieken bieden met ondiepe snelheidsregeling .