Διαδοχική σύνδεση ηλεκτρικών μηχανών
Το Cascading ηλεκτρικών μηχανών είναι ένα σύστημα για την ομαλή ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής ενός επαγωγικού κινητήρα με την εισαγωγή ενός εξωτερικού emf στο κύκλωμα του δρομέα του, κατευθυνόμενου ή αντίθετα από το emf του ρότορα και με συχνότητα ίση με τη συχνότητα του ρότορα.
Αυτή η σύζευξη μηχανής χρησιμοποιήθηκε συχνά νωρίτερα για τον έλεγχο της ταχύτητας ασύγχρονων κινητήρων μέσης και μεγάλης ισχύος μη αναστρέψιμων ηλεκτροκινητήρων, για παράδειγμα, για μη αναστρέψιμους κυλίνδρους, μεγάλους ανεμιστήρες, ανεμιστήρες ορυχείων, φυγοκεντρικές αντλίες κ.λπ.
Όλες οι διαδοχικές συνδέσεις ηλεκτρικών μηχανών μπορούν να χωριστούν σε 2 κύριες κατηγορίες: εγκαταστάσεις με σταθερή ισχύ P = const και εγκαταστάσεις με σταθερή ροπή M = const.
Οι εγκαταστάσεις με σταθερή ισχύ χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι ένα από τα μηχανήματα που περιλαμβάνονται στον καταρράκτη με τον κύριο ασύγχρονο κινητήρα είναι μηχανικά συνδεδεμένο με τον άξονα αυτού του κινητήρα (Εικ. 1, α). Στις ταχυδρομικές εγκαταστάσεις δεν υπάρχει τέτοια μηχανική σύνδεση και αντί για ένα επιπλέον μηχάνημα πρέπει να χρησιμοποιούνται τουλάχιστον δύο μηχανές (Εικ. 1, β). Ένα από αυτά τα μηχανήματα είναι ένας συλλέκτης DC ή AC.
Ρύζι. 1. Σχηματικά διαγράμματα κλιμακωτών εγκαταστάσεων: a — σταθερή ισχύς (P = const), b — σταθερή ροπή (M = const).
Για να δημιουργήσετε μια κλιμακωτή εγκατάσταση επαγωγικού κινητήρα με μηχανή DC, είναι απαραίτητο να συμπεριλάβετε έναν μετατροπέα ενέργειας ολίσθησης σε συνεχές ρεύμα μεταξύ του ρότορα του επαγωγικού κινητήρα και του οπλισμού του μηχανήματος συνεχούς ρεύματος.
Ο καταρράκτης αλλάζει επίσης ανάλογα με τον τύπο του μετατροπέα. Κατ' αρχήν, οποιαδήποτε τροποποίηση του καταρράκτη μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο σύμφωνα με το σχήμα P = const όσο και σύμφωνα με το σχήμα M = const.
Σε έναν καταρράκτη μετατροπέα μονού οπλισμού (Εικ. 2), η ρύθμιση ταχύτητας σύμφωνα με τις συνθήκες λειτουργίας του μετατροπέα περιορίζεται στην περιοχή από 5 έως 45%.
Ρύζι. 2. Σχηματικό διάγραμμα καταρράκτη επαγωγικού κινητήρα και μηχανής συνεχούς ρεύματος με μετατροπέα μονού οπλισμού (P = const).
Η κατεύθυνση της ροής ενέργειας στο σχ. 1, α και β και στο σχ. Το σχήμα 2 φαίνεται για την περίπτωση ρύθμισης της ταχύτητας ενός επαγωγικού κινητήρα στην υποσύγχρονη ζώνη όταν το μηχάνημα βοηθητικού συλλέκτη λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα. Η ενέργεια ολίσθησης μεταδίδεται στον άξονα ή στον ιστό.
Η λειτουργία ενός ρυθμιζόμενου ασύγχρονου κινητήρα με ταχύτητα μεγαλύτερη από τη σύγχρονη είναι δυνατή μόνο με διπλή παροχή ρεύματος: στο πλάι του στάτορα και στο πλάι του ρότορα (Εικ. 1, β). Σε αυτήν την περίπτωση, ο μετατροπέας λειτουργεί σε λειτουργία γεννήτριας.
Οι ανεμιστήρες αεροσήραγγας είναι από τους πιο ισχυρούς μηχανισμούς που απαιτούν ηλεκτρικές κινήσεις με μεγάλο εύρος ελέγχου ταχύτητας. Ορισμένες αεροσήραγγα απαιτούν ηλεκτρικούς ανεμιστήρες ισχύος 20.000, 40.000 kW με ρύθμιση ταχύτητας στην περιοχή από 1:8 έως 1:10 και διατήρηση της καθορισμένης ταχύτητας με ακρίβεια κλασμάτων %.Μία από τις λύσεις σε αυτό το πρόβλημα ήταν η χρήση διαδοχικής σύνδεσης ηλεκτρικών μηχανών.
Η μεγάλη ισχύς της ελεγχόμενης συσκευής και το μεγάλο εύρος διακύμανσης της συχνότητας του ρότορα του κινητήρα επαγωγής κατέστησαν αδύνατη τη χρήση μετατροπέα μονού οπλισμού ή τη χρήση συστήματος γεννήτριας-μοτέρ, καθώς μια μηχανή συνεχούς ρεύματος δεν μπορεί να γεμίσει με ισχύ σε ένα μόνο οπλισμό κατά -υψηλότερο από 7000 kW. Σε τέτοιες εγκαταστάσεις, μια μονάδα δύο μηχανών που αποτελείται από έναν σύγχρονο κινητήρα και μια γεννήτρια DC χρησιμοποιείται ως μετατροπέας (Εικ. 3).
Ένα διαδοχικό διάγραμμα ενός επαγωγικού κινητήρα και μιας μηχανής συνεχούς ρεύματος με μετατροπέα κινητήρα-γεννήτριας
Ο καταρράκτης αποτελείται από έναν κύριο επαγωγικό κινητήρα μεταβλητής ταχύτητας με περιελιγμένο ρότορα, μια μονάδα μεταβλητής ταχύτητας, μια μονάδα σταθερής ταχύτητας. Η ρύθμιση της ταχύτητας γίνεται με αλλαγή της διέγερσης.