5.8. Суэп с асинхронными каскадами

5.8.1. Варианты и общие характеристики каскадов

Каскадные схемы включения АД позволяют полезно реализовать энергию скольжения при регулировании скорости, в отличие от рассмотренных ранее систем управления с неизменной синхронной скоростью, где энергия рассеивается в элементах роторной цепи привода.

По способу реализации энергии скольжения различают два вида каскадных соединений: электромеханические и электрические, как показано на рис. 5.14.

Рис. 5.14. Схемы электромеханического (а) и электрического (б) каскадов

В электромеханическом каскаде (а) энергия скольжения главного двигателя М1 через преобразователь П и дополнительный двигатель М2 передается производственному механизму, а в электрическом каскаде возвращается в сеть.

Преобразователь П может быть электромашинным или статическим – на управляемых или неуправляемых вентилях, с промежуточным звеном постоянного тока или с непосредственной связью.

В каскадах с непосредственной связью напряжение ротора поступает на коллекторный двигатель переменного тока, который преобразует энергию скольжения в механическую и передает на вал механизма (вариант а), или через соединенный с ним синхронный генератор возвращает в сеть (вариант б).

В каскадах с промежуточным звеном постоянного тока переменное напряжение ротора М1 преобразуется с помощью специальной электрической машины – одноякорного преобразователя, либо выпрямителя в постоянное напряжение, которое питает дополнительный двигатель М2 постоянного тока. Последний передает энергию в механическом виде производственному механизму (в электромеханическом каскаде), или, вращая генератор переменного тока, возвращает её в сеть.

В современной практике из большого многообразия каскадных схем нашли применение 2 основных варианта:

1. Электромеханический вентильно-машинный каскад (рис. 5.15).

2. Электрический асинхронно-вентильный каскад (рис. 5.16).

Рис. 5.15. Электромеханический Рис. 5.16. Электрический вентильно-машинный каскад асинхронно-вентильный каскад

В электромеханическом каскаде вращающий момент М_К равен сумме моментов главного АД М1 и дополнительного ДПТ М2. Регулирование скорости  осуществляется изменением тока возбуждения I_В ДПТ в обмотке возбуждения LM2.

Семейство механических характеристик каскада при различных значениях тока возбуждения показано на рис. 5.17.

Рис. 5.17. Механические характеристики электромеханического каскада:

1 – естественная характеристика АД;

2, 3 – характеристики каскада при различных токах возбуждения ДПТ

С увеличением тока возбуждения I_B угловая скорость снижается, а перегрузочная способность привода растет. Регулирование скорости однозонное (вниз от номинальной). Диапазон регулирования D сравнительно невелик, ограничивается мощностью ДПТ и обычно не превышает 2:1.

В электрическом асинхронно-вентильном каскаде (АВК) дополнительные электрические машины отсутствуют, а преобразователь П включает в себя неуправляемый выпрямитель В, инвертор И, синхронизированный сетью, и согласующий трансформатор TV. Для ограничения пульсаций выпрямленного тока ротора, как и в предыдущей схеме, используется сглаживающий дроссель L.

Регулирование угловой скорости  осуществляется изменением угла инвертирования . С уменьшением угла скорость и одновременно перегрузочная способность снижаются, как следует из семейства механических характеристик, приведенных на рис. 5.18.

Рис. 5.18. Механические характеристики АД в схеме