Ηλεκτρική κίνηση με ασύγχρονο καταρράκτη βαλβίδων
Στη βιομηχανία, χρησιμοποιείται ένας ηλεκτροκινητήρας με εύρος ρύθμισης ρηχής ταχύτητας (3:2:1), δηλαδή ο λεγόμενος καταρράκτης βαλβίδων, που είναι κατασκευασμένος με βάση έναν ασύγχρονο ηλεκτροκινητήρα και αντιπροσωπεύει ένα σύστημα ρυθμιζόμενης μεταβλητής μετάδοσης κίνησης.
Σε αντίθεση με τη ρύθμιση του γκαζιού και της συχνότητας, με σύνδεση καταρράκτη, ένας ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας συνδέεται σε ένα τριφασικό δίκτυο τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτό είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα αυτού του συστήματος κίνησης σε σχέση με τα δύο πρώτα. Έχει επίσης υψηλότερη απόδοση από όλα τα άλλα συστήματα. Αυτό το πλεονέκτημα μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι σε συστήματα καταρράκτη μετατρέπεται μόνο η ενέργεια ολίσθησης, ενώ σε συστήματα μετάδοσης κίνησης DC και συστήματα μεταβλητής συχνότητας, ολόκληρη η ποσότητα ενέργειας που καταναλώνεται από τον κινητήρα υπόκειται σε μετατροπή.
Σε σύγκριση με τους ενεργοποιητές γκαζιού και ρεοστάτη, καθώς και με τους συμπλέκτες ολίσθησης, όπου η ενέργεια ολίσθησης χάνεται από αυτούς σε αντιστάσεις, τα πλεονεκτήματα του καταρράκτη βαλβίδων από άποψη ενέργειας είναι ακόμη μεγαλύτερα.Οι μετατροπείς στο κύκλωμα του ρότορα αυτών των συστημάτων χρησιμεύουν μόνο για έλεγχο ταχύτητας. Ο ηλεκτροκινητήρας, κατασκευασμένος με χρήση ασύγχρονου κινητήρα, σας επιτρέπει να δημιουργείτε συστήματα υψηλής ταχύτητας με μεταβλητή ισχύ. Τέτοια συστήματα παρέχουν ομαλό έλεγχο ταχύτητας και ροπής, δεν απαιτούν μεγάλο αριθμό εξοπλισμού ισχύος και επαφής.
Ρύζι. 1. Σχέδια καταρρακτών: α — βαλβίδα, β — μηχανή βαλβίδας, γ — μηχανή βαλβίδας ενός σώματος
Ο καταρράκτης βαλβίδων έχει επίσης χαμηλή ισχύ ελέγχου, αυτοματοποιείται εύκολα και έχει καλές δυναμικές ιδιότητες.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι στον καταρράκτη βαλβίδων, ο μετατροπέας συχνότητας του κυκλώματος του ρότορα δεν κυκλοφορεί άεργο ισχύ για να δημιουργήσει μια περιστρεφόμενη μαγνητική ροή του κινητήρα επαγωγής, καθώς αυτή η ροή δημιουργείται από την άεργη ισχύ που εισέρχεται στο κύκλωμα του στάτορα.
Επιπλέον, ο μετατροπέας που χρησιμοποιείται στο στάδιο της βαλβίδας έχει σχεδιαστεί μόνο για ισχύ ανάλογη με τη δεδομένη περιοχή ελέγχου. Ταυτόχρονα, σε συστήματα με έλεγχο συχνότητας, ο μετατροπέας εμπλέκεται στη δημιουργία μαγνητικής ροής και στο σχεδιασμό του είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η πλήρης ισχύς της μονάδας. Το απλούστερο κύκλωμα σταδίου βαλβίδας είναι ένα κύκλωμα με ένα ενδιάμεσο κύκλωμα DC και έναν μετατροπέα EMF βαλβίδας.
Σε κυκλώματα βαλβίδων (Εικ. Α) και σε καταρράκτες βαλβίδων-μηχανής (Εικ. Β), το ρεύμα του ρότορα διορθώνεται σύμφωνα με ένα τριφασικό κύκλωμα γέφυρας και ένα πρόσθετο EMF εισάγεται στο κύκλωμα ανορθωμένου ρεύματος στο πρώτο περίβλημα από το μετατροπέας βαλβίδας και στο δεύτερο — από τη μηχανή DC. Το κύκλωμα που φαίνεται στο σχ. α, αποτελείται από έναν επαγωγικό κινητήρα Μ με ρότορα φάσης.
Ένας μετατροπέας βαλβίδας V1 περιλαμβάνεται στο κύκλωμα του ρότορα, στον οποίο το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος του ρότορα διορθώνεται.Με έναν μετατροπέα βαλβίδας, ένας μετατροπέας (μετατροπέας βαλβίδας V2) ενεργοποιείται μέσω του γκαζιού L, ο οποίος αποτελεί πηγή πρόσθετου EMF. Ο μετατροπέας βαλβίδας V2 συναρμολογείται με έναν μετασχηματιστή Τ σύμφωνα με ένα τριφασικό ουδέτερο κύκλωμα. Συνήθως χρησιμοποιείται σε μικρές συσκευές.
Σε αυτό το διάγραμμα, οι λειτουργίες των δύο μετατροπέων βαλβίδων οριοθετούνται με σαφήνεια.Εδώ οι βαλβίδες VI λειτουργούν ως ανορθωτές, μετατρέποντας το εναλλασσόμενο ρεύμα του ρότορα συχνότητας ολίσθησης σε συνεχές ρεύμα. Οι βαλβίδες V2 μετατρέπουν το ρεύμα του στάσιμου ρότορα σε εναλλασσόμενο ρεύμα στη συχνότητα του δικτύου, δηλαδή λειτουργούν στη λειτουργία ενός εξαρτημένου μετατροπέα.
Στον καταρράκτη βαλβίδας-μηχανής (Εικ. Γ), η μετατροπή του ρεύματος του ρότορα που διορθώνεται από τον μετατροπέα βαλβίδας V1 σε εναλλασσόμενο ρεύμα με τη συχνότητα του δικτύου πραγματοποιείται με τη βοήθεια μιας μηχανής συνεχούς ρεύματος G και μιας σύγχρονης γεννήτριας G1. . Σε αυτό το κύκλωμα, οι μηχανές G και G1 παίζουν το ρόλο ενός μετατροπέα.
Έχουν αναπτυχθεί διάφορα σχήματα ασύγχρονων καταρρακτών βαλβίδων, αλλά το βασικό και πιο κοινό σχήμα φαίνεται στο Σχ. Ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα μονό περίβλημα AMVK-13-4 με ισχύ 13 kW. Σε μια περίπτωση, ένας κινητήρας επαγωγής με ρότορα φάσης, μηχανή συνεχούς ρεύματος και ομάδα ρότορα μη ελεγχόμενων βαλβίδων τοποθετούνται σε έναν τέτοιο καταρράκτη.
Η συσκευή είναι ένας κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος με σταθερή ρύθμιση ταχύτητας. Αυτές οι συσκευές μπορούν να ξεπεράσουν σημαντικές υπερφορτώσεις. Ο καταρράκτης έχει ονομαστική ταχύτητα 1400 min-1, τάση τροφοδοσίας 380 V και εύρος ρύθμισης 1400-650 min-1 χωρίς αλλαγή του κυκλώματος του στάτη.
Κατά την εναλλαγή της περιέλιξης του στάτορα από αστέρι σε δέλτα, το εύρος ελέγχου θα είναι 1400-400 min-1, η ροπή είναι σταθερή, το βάρος της μονάδας είναι 360 kg, η τάση διέγερσης είναι 220 V.Η συσκευή έχει προστατευμένη φυσητή κατασκευή. Αυτές οι μονάδες ισχύουν σε μονάδες μετάδοσης κίνησης.
Μια σχηματική διάταξη ενός καταρράκτη βαλβίδας-μηχανής με ένα σώμα φαίνεται στο Σχήμα. v. Ο ρότορας 5 ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα και ο οπλισμός 4 μιας μηχανής συνεχούς ρεύματος είναι τοποθετημένοι σε έναν άξονα. Σε μια κοινή χαλύβδινη κυλινδρική κλίνη 6, είναι τοποθετημένος ο στάτορας 7 του ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα και οι πόλοι 8 της μηχανής συνεχούς ρεύματος. Ο συλλέκτης 9 και οι συρόμενοι δακτύλιοι 10, οι βούρτσες συλλέκτη 3 και οι βούρτσες 1 του ασύγχρονου κινητήρα συνδέονται μέσω ανορθωτών πυριτίου 2. Για την απομάκρυνση της θερμότητας από το μηχάνημα, ειδικά σε μειωμένη ταχύτητα, υπάρχουν ειδικά κανάλια εξαερισμού στον ρότορα και στο πλαίσιο.
Ο ανορθωτής γέφυρας που παρέχει την ανορθωμένη τάση ρότορα στον οπλισμό της μηχανής συνεχούς ρεύματος συναρμολογείται από έξι βαλβίδες VK-50-1,5 με αντίστροφη τάση 150 V. όπου η εξοικονόμηση ενέργειας είναι απαραίτητη.
Μαζί με τα περιγραφόμενα πλεονεκτήματα των εξεταζόμενων συστημάτων, είναι απαραίτητο να σημειωθούν τα μειονεκτήματά τους: το υψηλό κόστος των μετατροπέων βαλβίδας και της κίνησης βαλβίδας-μηχανής, χαμηλός συντελεστής ισχύος, χαμηλή απόδοση σε σύγκριση με έναν ασύγχρονο κινητήρα λόγω του γεγονότος ότι ο κινητήρας λειτουργεί με μέγιστη ταχύτητα χωρίς βραχυκύκλωμα του κινητήρα περιέλιξης του ρότορα, χαμηλή ικανότητα υπερφόρτωσης του κινητήρα επαγωγής, χαμηλή χρήση του κινητήρα μετάδοσης κίνησης (κατά 5-7%), ανάγκη για ειδικά μέσα εκκίνησης που παρέχουν χαρακτηριστικά εκκίνησης με έλεγχο ρηχής ταχύτητας .