Sähkökäyttö asynkronisella venttiilikaskadilla

Teollisuudessa käytetään matalan nopeuden säätöalueen (3:2:1) taajuusmuuttajaa eli ns. venttiilikaskadia, joka on rakennettu asynkronisen sähkömoottorin pohjalta ja edustaa säädettävän säädettävän käyttöjärjestelmän järjestelmää.

Toisin kuin kaasu- ja taajuussäätö, kaskadiliitännällä asynkroninen sähkömoottori kytketään kolmivaiheiseen vaihtovirtasyöttöverkkoon. Tämä on tämän käyttöjärjestelmän suuri etu kahteen ensimmäiseen verrattuna. Se on myös tehokkaampi kuin kaikki muut järjestelmät. Tämä etu selittyy sillä, että kaskadijärjestelmissä vain liukuenergia muunnetaan, kun taas DC-käytöissä ja taajuusmuuttajajärjestelmissä koko moottorin kuluttama energiamäärä muunnetaan.

Verrattuna kaasuläppä- ja reostaattitoimilaitteisiin sekä liukukytkimiin, joissa luistoenergia häviää niillä vastuksissa, venttiilikaskadin energiaedut ovat vielä korkeammat.Näiden järjestelmien roottoripiirin muuntimet toimivat vain nopeuden säätämiseen. Asynkronisella moottorilla rakennetun taajuusmuuttajan avulla voit luoda nopeita järjestelmiä vaihtelevalla teholla. Tällaiset järjestelmät tarjoavat tasaisen nopeuden ja vääntömomentin hallinnan, eivät vaadi suurta määrää teho- ja kosketuslaitteita.

Riisi. 1. Kaskadikaaviot: a — venttiili, b — venttiilikone, c — yksirunkoinen venttiilikone

Venttiilikaskadilla on myös pieni ohjausteho, se on helposti automatisoitava ja sillä on hyvät dynaamiset ominaisuudet.

On huomattava, että venttiilikaskadissa roottoripiirin taajuusmuuttaja ei kierrä loistehoa oikosulkumoottorin pyörivän magneettivuon luomiseksi, koska tämä vuo syntyy staattoripiiriin tulevasta loistehosta.

Lisäksi venttiilivaiheessa käytettävä muuntaja on suunniteltu vain annettuun säätöalueeseen verrannolliseen tehoon. Samanaikaisesti taajuussäätöjärjestelmissä muunnin osallistuu magneettivuon luomiseen, ja sen suunnittelussa on otettava huomioon taajuusmuuttajan koko teho. Yksinkertaisin venttiilivaihepiiri on piiri, jossa on välitasavirtapiiri ja venttiilin EMF-muunnin.

Venttiilipiireissä (kuva A) ja venttiilikoneistokaskadeissa (kuva B) roottorivirta tasasuunnetaan kolmivaiheisen siltapiirin mukaisesti, ja ylimääräinen EMF syötetään ensimmäisen kotelon tasavirtapiiriin. venttiilimuunnin ja toisessa - tasavirtakoneesta. Kuvassa esitetty piiri. a, koostuu oikosulkumoottorista M, jossa on vaiheroottori.

Roottoripiirissä on venttiilimuunnin V1, jossa roottorin vaihtovirta tasasuuntautuu.Venttiilimuuntimella invertteri (venttiilimuunnin V2) kytketään päälle kaasuvivun L kautta, mikä on lisä-EMF-lähde. Venttiilimuunnin V2 on koottu muuntajalla T kolmivaiheisen nollapiirin mukaisesti. Käytetään yleensä pienissä laitteissa.

Tässä kaaviossa on selkeästi erotettu kahden venttiilimuuntimen toiminnot, joissa VI-venttiilit toimivat tasasuuntaajina muuttaen liukutaajuusroottorin vaihtovirran tasavirraksi. Venttiilit V2 muuttavat seisovan roottorin virran vaihtovirraksi verkon taajuudella, eli ne toimivat riippuvaisen invertterin tilassa.

Venttiilikonekaskadissa (kuva C) venttiilimuuntimen V1 tasasuuntaaman roottorivirran muuntaminen vaihtovirraksi verkon taajuudella tapahtuu tasavirtakoneen G ja synkronisen generaattorin G1 avulla. . Tässä piirissä koneet G ja G1 toimivat vaihtosuuntaajana.

Erilaisia ​​asynkronisten venttiilikaskadien kaavioita on kehitetty, mutta perus- ja yleisin kaavio on esitetty kuvassa. Mielenkiintoisia ovat AMVK-13-4 yksittäiskotelot, joiden teho on 13 kW. Yhdessä tapauksessa oikosulkumoottori, jossa on vaiheroottori, DC-kone ja ohjaamattomien venttiilien roottoriryhmä, sijoitetaan tällaiseen kaskadiin.

Laite on AC-moottori, jossa on portaaton nopeudensäätö. Nämä laitteet voivat selviytyä merkittävistä ylikuormituksista. Kaskadin nimellisnopeus on 1400 min-1, syöttöjännite 380 V ja säätöalue 1400-650 min-1 ilman staattoripiirin kytkemistä.

Kun staattorikäämi vaihdetaan tähdestä kolmioon, ohjausalue on 1400-400 min-1, vääntömomentti vakio, yksikön paino 360 kg, herätejännite 220 V.Laitteessa on suojattu puhallettu rakenne. Näitä yksiköitä voidaan käyttää käyttöyksiköissä.

Kaavamainen järjestely venttiili-kone-kaskadista yhdellä rungolla on esitetty kuvassa. v. Asynkronisen sähkömoottorin roottori 5 ja tasavirtakoneen ankkuri 4 on asennettu yhdelle akselille. Yhteiseen terässylinteriseen petiin 6 on asennettu asynkronisen sähkömoottorin staattori 7 ja tasavirtakoneen navat 8. Asynkronisen moottorin keräin 9 ja liukurenkaat 10, keruuharjat 3 ja harjat 1 on kytketty piitasasuuntaajien 2 kautta. Lämmön poistamiseksi koneesta erityisesti alennetulla nopeudella on roottorissa ja rungossa erityiset tuuletuskanavat.

Tasasuunnatun roottorijännitteen DC-koneen ankkuriin syöttävä siltatasasuuntaaja on koottu kuudesta VK-50-1.5 venttiilistä, joiden vastajännite on 150 V. missä energiansäästö on välttämätöntä.

Tarkasteltavien järjestelmien kuvattujen etujen lisäksi on tarpeen huomata niiden haitat: venttiilimuuntimien ja venttiilikoneiston korkeat kustannukset, alhainen tehokerroin, alhainen hyötysuhde asynkroniseen moottoriin verrattuna, koska käyttölaite toimii maksiminopeudella ilman roottorin käämimoottorin oikosulkua, oikosulkumoottorin alhainen ylikuormituskapasiteetti, käyttömoottorin vähäinen käyttö (noin 5-7%), erityisten käynnistysvälineiden tarve, jotka tarjoavat käynnistysominaisuudet matalalla nopeudensäädöllä .