Connexió en cascada de màquines elèctriques
La cascada de màquines elèctriques és un sistema per regular suaument la velocitat de rotació d'un motor d'inducció introduint una fem externa al circuit del seu rotor, dirigida en línia o oposada a la fem del rotor i amb una freqüència igual a la freqüència del rotor.
Aquest acoblament de màquines s'utilitzava sovint abans per controlar la velocitat dels motors asíncrons de potència mitjana i gran d'accionaments elèctrics irreversibles, per exemple, per a molins de corrons irreversibles, grans ventiladors, ventiladors de mines, bombes centrífugues, etc.
Totes les connexions en cascada de les màquines elèctriques es poden dividir en 2 categories principals: plantes amb potència constant P = const i plantes amb parell constant M = const.
Les instal·lacions amb potència constant es caracteritzen pel fet que una de les màquines incloses a la cascada amb el motor asíncron principal està articulada mecànicament amb l'eix d'aquest motor (Fig. 1, a). A les instal·lacions posteriors, no hi ha aquesta connexió mecànica i, en comptes d'una màquina addicional, s'han d'utilitzar almenys dues màquines (Fig. 1, b). Una d'aquestes màquines és un col·lector DC o AC.
Arròs. 1. Esquemes d'instal·lacions en cascada: a — potència constant (P = const), b — parell constant (M = const).
Per crear una instal·lació en cascada d'un motor d'inducció amb una màquina de corrent continu, cal incloure un convertidor d'energia de lliscament a corrent continu entre el rotor del motor d'inducció i l'induït de la màquina de corrent continu.
La cascada també canvia segons el tipus de convertidor. En principi, qualsevol modificació de la cascada es pot dur a terme tant segons l'esquema P = const com segons l'esquema M = const.
En una cascada de convertidor d'armadura única (Fig. 2), la regulació de velocitat segons les condicions de funcionament del convertidor es limita al rang del 5 al 45%.
Arròs. 2. Esquema d'una cascada de motor d'inducció i màquina de corrent continu amb un convertidor d'armadura única (P = const).
La direcció de l'energia flueix a la fig. 1, a i b i a la fig. 2 es mostra per al cas de la regulació de la velocitat d'un motor d'inducció a la zona subsíncrona quan la màquina col·lectora auxiliar està funcionant en mode motor. L'energia de lliscament es transmet a l'eix o a la xarxa.
El funcionament d'un motor asíncron regulable amb una velocitat superior a la síncrona només és possible amb una doble font d'alimentació: al costat de l'estator i al costat del rotor (Fig. 1, b). En aquest cas, el convertidor funciona en mode generador.
Els ventiladors del túnel de vent es troben entre els mecanismes més potents que requereixen accionaments elèctrics amb una àmplia gamma de control de velocitat. Alguns túnels de vent requereixen ventiladors elèctrics de 20.000, 40.000 kW amb regulació de velocitat en el rang d'1:8 a 1:10 i mantenint la velocitat fixada amb una precisió de fraccions de %.Una de les solucions a aquest problema va ser l'ús de la connexió en cascada de màquines elèctriques.
La gran potència del dispositiu controlat i l'ampli rang de variació de la freqüència del rotor del motor d'inducció van fer impossible l'ús d'un convertidor d'armadura única o l'ús d'un sistema generador-motor, ja que una màquina de corrent continu no es pot omplir de potència. en una sola armadura per -superior a 7000 kW. En aquestes instal·lacions, s'utilitza com a convertidor una unitat de dues màquines formada per un motor síncron i un generador de corrent continu (Fig. 3).
Un diagrama en cascada d'un motor d'inducció i una màquina de corrent continu amb un convertidor de motor-generador
La cascada consta d'un motor d'inducció de velocitat variable principal amb un rotor bobinat, una unitat de velocitat variable, una unitat de velocitat constant. La regulació de la velocitat es fa canviant l'excitació.