Accionament elèctric amb cascada de vàlvules asíncrones

A la indústria, s'utilitza un accionament amb un rang d'ajust de velocitat poc profund (3:2:1), és a dir, l'anomenada cascada de vàlvules, construïda sobre la base d'un motor elèctric asíncron i que representa un sistema d'accionament variable ajustable.

A diferència de l'acceleració i la regulació de freqüència, amb una connexió en cascada, un motor elèctric asíncron està connectat a una xarxa de subministrament de corrent altern trifàsic. Aquest és un gran avantatge d'aquest sistema d'accionament respecte als dos primers. També té una eficiència més alta que tots els altres sistemes. Aquest avantatge es pot explicar pel fet que en els sistemes en cascada només es converteix l'energia de lliscament, mentre que en els accionaments de corrent continu i els sistemes de freqüència variable, tota la quantitat d'energia consumida pel motor està subjecta a conversió.

En comparació amb els actuadors de l'accelerador i el reòstat, així com els embragatges de lliscament, on l'energia de lliscament es perd en resistències, els avantatges de la cascada de vàlvules en termes d'energia són encara més grans.Els convertidors del circuit del rotor d'aquests sistemes només serveixen per al control de velocitat. El variador, construït amb un motor asíncron, permet crear sistemes d'alta velocitat amb potència variable. Aquests sistemes proporcionen un control suau de velocitat i parell, no requereixen un gran nombre d'equips de contacte i potència.

Arròs. 1. Esquemes de cascades: a — vàlvula, b — màquina de vàlvules, c — màquina de vàlvules d'un sol cos

La cascada de vàlvules també té una potència de control baixa, s'automatitza fàcilment i té bones propietats dinàmiques.

Cal tenir en compte que a la cascada de vàlvules, el convertidor de freqüència del circuit del rotor no fa circular potència reactiva per crear un flux magnètic giratori del motor d'inducció, ja que aquest flux es crea per la potència reactiva que entra al circuit de l'estator.

A més, el convertidor utilitzat en l'etapa de la vàlvula només està dissenyat per a una potència proporcional al rang de control donat. Al mateix temps, en sistemes amb control de freqüència, el convertidor participa en la creació de flux magnètic, i en el seu disseny cal tenir en compte tota la potència de la unitat. El circuit d'etapa de vàlvula més senzill és un circuit amb un circuit de corrent continu intermedi i un convertidor EMF de vàlvula.

En els circuits de vàlvules (Fig. A) i en cascades de vàlvules-màquina (Fig. B), el corrent del rotor es rectifica segons un circuit de pont trifàsic i s'introdueix un EMF addicional al circuit de corrent rectificat de la primera carcassa per la convertidor de vàlvules, i en el segon — de la màquina de corrent continu. El circuit que es mostra a la fig. a, consta d'un motor d'inducció M amb un rotor de fase.

Al circuit del rotor s'inclou un convertidor de vàlvula V1, en el qual es rectifica el corrent alterna del rotor.Amb un convertidor de vàlvules, un inversor (conversor de vàlvules V2) s'encén a través de l'accelerador L, que és una font d'EMF addicionals. El convertidor de vàlvula V2 està muntat amb un transformador T segons un circuit neutre trifàsic. S'utilitza habitualment en dispositius petits.

En aquest diagrama es delimiten clarament les funcions dels dos convertidors de vàlvules, aquí les vàlvules VI actuen com a rectificadores, convertint el corrent altern del rotor de freqüència de lliscament en corrent continu. Les vàlvules V2 converteixen el corrent del rotor dempeus en corrent altern a la freqüència de la xarxa, és a dir, funcionen en la manera d'un inversor dependent.

A la cascada vàlvula-màquina (Fig. C), la conversió del corrent del rotor rectificat pel convertidor de vàlvules V1 en un corrent altern amb la freqüència de la xarxa té lloc amb l'ajuda d'una màquina de corrent continu G i un generador síncron G1 . En aquest circuit, les màquines G i G1 fan el paper d'inversor.

S'han desenvolupat diversos esquemes de cascades de vàlvules asíncrones, però l'esquema bàsic i més comú es mostra a la Fig. Són d'interès els tancaments individuals AMVK-13-4 amb una potència de 13 kW. En un cas, un motor d'inducció amb un rotor de fase, una màquina de corrent continu i un grup de rotor de vàlvules no controlades es col·loquen en aquesta cascada.

El dispositiu és un motor de CA amb regulació de velocitat continua. Aquests dispositius poden superar sobrecàrregues importants. La cascada té una velocitat nominal de 1400 min-1, una tensió d'alimentació de 380 V i un rang d'ajust de 1400-650 min-1 sense canviar el circuit de l'estator.

Quan es canvia el bobinatge de l'estator d'estrella a delta, el rang de control serà de 1400-400 min-1, el parell és constant, el pes de la unitat és de 360 ​​kg, la tensió d'excitació és de 220 V.El dispositiu té una construcció bufada protegida. Aquestes unitats són aplicables a les unitats d'accionament.

A la Fig. v. El rotor 5 d'un motor elèctric asíncron i l'induït 4 d'una màquina de corrent continu estan muntats en un eix. En un llit cilíndric d'acer comú 6, es munten l'estator 7 del motor elèctric asíncron i els pols 8 de la màquina de corrent continu. El col·lector 9 i els anells lliscants 10, els raspalls col·lectors 3 i els raspalls 1 del motor asíncron es connecten mitjançant rectificadors de silici 2. Per eliminar la calor de la màquina, especialment a velocitat reduïda, hi ha canals especials de ventilació al rotor i al bastidor.

El pont rectificador que subministra la tensió rectificada del rotor a l'induït de la màquina de corrent continu està muntat a partir de sis vàlvules VK-50-1.5 amb una tensió inversa de 150 V. on l'estalvi d'energia és essencial.

Juntament amb els avantatges descrits dels sistemes considerats, cal destacar els seus inconvenients: l'elevat cost dels convertidors de vàlvules i l'accionament de la màquina de la vàlvula, baix factor de potència, baixa eficiència en comparació amb un motor asíncron a causa del fet que l'accionament funciona amb velocitat màxima sense curtcircuit del motor de bobinatge del rotor, baixa capacitat de sobrecàrrega del motor d'inducció, baix ús del motor d'accionament (aproximadament un 5-7%), la necessitat de mitjans especials d'arrencada que proporcionin característiques d'arrencada amb control de velocitat poc profund .