4.4. Регулирование скорости электропривода с ад в каскадных схемах включения.

Каскадными называют такие схемы включения двигателя, ко­торые, обеспечивая регулирование его скорости, позволяют од­новременно полезно использовать энергию потерь. Этот способ может быть использован только для двигателей с фазным рото­ром.

По способу использования этой энергии различают схемы электромеханического и электрического машинно-вентильных каскадов.

В электромеханическом машинно-вентильном каскаде (рис. 5.21, а) обмотка ротора двигателя 2, приводящего в движе­ние исполнительный орган 1, подключается к трехфазному неуп­равляемому выпрямителю 4, собранному на полупроводниковых вентилях V. К выводам выпрямителя присоединен якорь вспомога­тельной машины 3 постоянного тока, ЭДС которой Ев.м. направле­на навстречу ЭДС выпрямителя Ев, Двигатель 2 и машина 3 соеди­нены одним валом. Рассмотрим баланс мощности в этой схеме.

Поступающая из сети мощность Р, за вычетом потерь в стато­ре двигателя 2 передается на ротор. Большая часть этой мощно­сти, называемая электромагнитной и определяемая выражением , в виде полезной механической мощности Р2 = Mw от­дается рабочей машине 1. Оставшаяся часть, определяющая мощ­ность потерь скольжения , за вычетом потерь в цепях ротора двигателя 2, выпрямителя 4 и вспомогательной машины 3, с помощью последней преобразуется в механическую мощность и возвращается на вал ИО рабочей машины 1.

Если пренебречь потерями в схеме, то можно установить, что рабочей машине 1 передается вся электромагнитная мощность Pэм. Действительно, на приводной вал рабочей машины от двигателя 2 поступает мощность , от вспомогательной машины 3 ­мощность , в результате суммарная механическая мощность на валу рабочей машины

Рис. 5.21. Схемы электромеханического (а) и электрического (б) каскадов:

1 - исполнительный орган; 2 - двигатель; 3 - вспомогательная машина посто­янного тока;

4 - выпрямитель: 5 - синхронный генератор.

В электрическом машинно-вентильном каскаде (рис. 5.21, б) в отличие от электромеханического вспомогательная машина 1 не имеет механической связи с двигателем 2, а соединена валом с синхронным генератором 5, подключенным к сети переменно­го тока. В результате энергия потерь передается не на вал рабочей машины 1, а с помощью генератора 5 отдается в есть, в то время как рабочей машине передается только механическая мощность .

Механические характеристики двигателя в рассмотренных ка­скадных схемах приведены на рис. 5.22.

При рассмотрении механических характеристик электромеха­нического каскада для разных значений токов Iв (рис. 5.22, а) видно, что максимальный момент по мере снижения скорости каскада возрастает, поскольку по мере увеличения тока возбуж­дения вспомогательной машины ее момент также возрастает. При этом максимальная механическая мощность каскада, определя­емая произведением максимального момента на соответствующую этому моменту скорость, при разных токах возбуждения вспомо­гательной машины примерно одинакова. Поэтому электромеха­наческий каскад называют каскадом постоянной мощности.

Рис. 5.22. Механические характеристики электромеханического (а) и элект­рического (б) каскадов:

1 - естественные; 2 ... 4- искусственные при регулировании тока возбуждения

Асинхронный вентильный каскад.

В настоящее время в связи с широким распространением сило­вых тиристорных преобразователей появилась возможность заме­нять ими электромашинные вращающиеся преобразователи. В ча­стности, электромашинный агрегат (см. 3 ... 5 рис. 5.21, б) пред­ставляет собой преобразователь энергии постоянного тока, по­ступающей от выпрямителя 4, в энергию переменного тока, от­даваемую в есть. Такой машинный агрегат может быть заменен на статический преобразователь, состоящий из трансформатора 2 и инвертора 3 (рис. 5.23). В этой схеме к обмотке ротора двигателя подключен неуправляемый выпрямитель 5, инвертор 3 и реактор 4, который служит для сглаживания пульсации выпрямленного тока. Асинхронный ЭП по схеме рис. 5.23 получил название асин­хронного вентильного каскада.

Инвертор представляет собой преобразователь энергии посто­янного тока в энергию переменного тока, ЭДС которого можно регулировать аналогично ЭДС машины постоянного тока. Поэто­му механические характеристики асинхронного вентильного каскада аналогичны характеристикам вентильно-машинного элект­рического каскада.

Рис. 5.23. Схема асинхронного вентиль­ного каскада:

1 - двигатель; 2 - трансформатор; 3 - ин­вертор: 4 - реактор; 5 - выпрямитель

Назовем основные показатели регулирования скорости двига­теля в каскадных схемах включения.