Регулирование скорости ад в каскадных схемах. Электрический каскад.

В каскадных схемах регулирование скорости ведётся за счёт введения в роторную цепь АД добавочной ЭДС. Добавочная ЭДС может иметь переменную величину и фазу. Величина добавочной ЭДС определяет уровень скорости АД, а фаза позволяет регулировать коэффициент мощности. При этом энергия скольжения в зависимости от вида каскада (электрического, электромеханического) из роторной цепи передаётся или обратно в питающую сеть (эл. каскад), или на вал двигателя (эл.механич. каскад).

– изменяя Е_{доб.акт.} можно регулировать скорость.

Регулирование фазы позволит регулировать коэффициент мощности, введение добавочной ЭДС под определённым углом позволяет регулировать и К_М.

Основной недостаток состоит в поддержании вводимой Е_доб с частотой равной рабочей(f=f_р), в практической реализации наибольшее распространение получили схемы введения Е_доб в выпрямленную цепь ротора.

 

В схеме выпрямления при введении Е_доб. Ток в роторе будет всегда отставать от Е₂ и будет пропорционален половине угла коммутации вентилей и зависит от нагрузки:

   В этой схеме ток всегда отстающий и К_М нельзя. Принцип регулирования скорости: пусть противоэдс равна нулю, цепь замкнута на коротко и двигатель работает на естественной характеристике. При введении Е_доб.>Е_{2ротора} выпрямленный мост запирается и ток в роторе становится равным нулю: М_АД=0 – двигатель начинает тормозится при этом увеличивается S и увеличивается Е₂, когда Е_выпр.>Е_доб. по роторной цепи снова начинает протекать ток и двигатель будет работать на новой мех. характеристике с новым меньшим значением скорости.

Электрический каскад:

   Е_доб. создаётся инвертором с помощью изменения угла инвертирования (бета).

При Е_доб. характеристика имеет большее S_к из-за повышенного сопротивления роторной цепи за счёт выпрямителя, инвертора, и РС. Уменьшение М_ксвязано с наличием выпрямительного моста, при наличии которого ток не может одновременно протекать по трём фазам(только по двум фазам). Введение Е_доб. эффективно введению реактивного сопротивления в роторную цепь. Мощность, передаваемая из роторной цепи АД обратно в питающую цепь, пропорциональна мощности скольжения:

wmin– минимальная скорость в заданном диапазоне регулирования.

Мощность скольжения Р_s определяет величину мощности инвертора при заданном диапазоне регулирования скорости.

Величину момента, развиваемого АД, статорная цепь которого питается от сети постоянного напряжения, выражается:

т.о. каскад — регулирование скорости с постоянным моментом.

Показатели:

1)                       Д=8(разомкнутая система)

2)                       Плавность высокая

3)                       КПД высокий, из-за возвращения энергии скольжения обратно в сеть

4)                       Коэффициент мощности высокий

Применяется на компрессорных станциях, водоснабжении.

Управление скоростным режимом с помощью каскадных схем регулирования скорости ад

Принцип регулирования скорости асинхронного двигателя в каскадных схемах заключается во введении в роторную цепь добавочной ЭДС. Ток ротора в этом случае определяется разностью векторов ЭДС ротора и добавочной: изменяя величину добавочной ЭДС можно регулировать ток ротора, а, следовательно, и момент двигателя, и в конечном итоге, скорость.

Исходя из удобства практической реализации, наиболее целесообразно в цепи ротора суммировать не трехфазную переменную ЭДС, а ЭДС постоянного тока. С этой целью в цепь ротора двигателя включается выпрямитель. Источником добавочной ЭДС может служить либо машина постоянного тока (машинно-вентильный каскад), либо статический преобразователь, подключенный к питающей сети (вентильный каскад).

В АВК энергия скольжения вначале преобразуется в энергию постоянного тока, а затем инвертором АИ1 в энергию переменного тока фиксированной частоты. Трансформатор ТV1 предназначен для согласования выходного напряжения инвертора с напряжением сети. Для регулирования скорости АВК необходимо изменять величину ЭДС инвертора на стороне постоянного тока за счет изменения угла открывания тиристоров β.

Рисунок 3.2 – Схема подключения и механические характеристики асинхронного двигателя (М1) с фазным ротором при регулировании угловой скорости схемой асинхронного вентильного каскада [11].

Таким образом, каскадные способы позволяют регулировать величину угловой скорости асинхронного двигателя в широком диапазоне, поддерживать достаточно высокую жесткость механических характеристик и отличаются возможностью возврата части энергии скольжения ротора в питающую сеть.