Материал: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие

скорости. Отрегулировав скорость СМ1 таким образом, чтобы на зажимах статора асинхронного двигателя, ротор которого неподвижен, частота и напряжение были близки к соответствующим параметрам сети, можно осуществить включение А Д в сеть без значительных толчков тока.

Диапазон регулирования асинхронно-синхронного ка­ скада достигает величины (8 -к 10) : 1. Применение этого каскада, несмотря на сложность, позволяет получить высокие энергетические показатели от системы электро­ привода. Это определяется прежде всего рекуперацией значительной части энергии скольжения в сеть и, кроме того, выработкой машинами СМ1 и СМ2 реактивной мощности, что позволяет использовать установку как компенсирующую. Как и в каскадах с одноякорным пре­ образователем, при небольших скольжениях А Д э. д. с, его ротора мала, поэтому синхронная машина СМ1 может выпасть из синхронизма, что ограничивает из-за условия устойчивой работы каскада верхнюю скорость А Д зна­ чением 0,9—0,95 синхронной скорости.

7-3. ВЕНТИЛЬНО-МАШИННЫЕ КАСКАДЫ

В настоящее время в связи с широким внедрением в промышленность силовой электроники вращающиеся электромашпнные преобразователи энергии повсеместно заменяются на статические полупроводниковые преобра­ зователи. На рис. 7-10, а и б приведены схемы соответст­ венно электрического и электромеханического вентильномашппных каскадов. Схемы этих каскадов отличаются от рассмотренных выше машинных каскадов только тем, что вращающийся преобразователь (одноякорный пре­ образователь в схеме на рис. 7-8 или агрегат переменной скорости в схеме на рис. 7-9) заменен на статический преобразователь, представляющий собой трехфазный мо­ стовой выпрямитель.

В каскадных схемах на рис. 7-10, а и б энергия сколь­ жения переменного тока частоты скольжения с помощью мостового выпрямителя преобразуется в энергию постоян­ ного тока, которая поступает на машину постоянного тока, где преобразуется в механическую энергию. В элек­ трическом каскаде по схеме рис. 7-10, а последняя пре­ образуется синхронным генератором СГ в энергию пере­ менного тока постоянной частоты и отдается в питающую сеть. В электромеханическом каскаде по схеме рис. 7-10, б

348

механическая энергия возвращается на вал главного асинхронного' двигателя АД, поскольку А Д и М П сое­ динены общим валом. В цепь выпрямленного роторного тока включен реактор Р для сглаживания пульсаций тока высших гармонических составляющих.

Рассматриваемые каскадные установки содержат вен­ тильный преобразователь (вентильный мост В) и машин­ ный преобразователь (машина МП) и потому часто назы­ ваются вентильно-машинными. Они могут быть представ­ лены рассмотренной ранее эквивалентной схемой, изобра­ женной на рис. 7-3, в. Добавочная э. д. с., вносимая в цепь

Рис. 7-10. Схемы вентильно-машинных электрического (а) и элек­ тромеханического (б) каскадов.

выпрямленного роторного тока, представляет собой э. д.'с. машины постоянного тока М П и определяется выражением Еми = кФ(£>, где Ф и со — поток и угловая скорость МП. Выпрямленный ток цепи ротора, пропорциональный фаз­ ному току АД, определяется выражением

где Е2 — действующее значение линейной э. д. с. ротора

цепи, приведенное к цепи выпрямленного тока. Машина постоянного тока представляет собой преобра­ зователь активной энергии. Поэтому при разных величи­ нах тока возбуждения М П регулировочные механические

349

характеристики электрического и электромеханического вентильно-машинных каскадов будут аналогичны приве­ денным на рис. 7-4, в и 7-5.

Рассмотрим процесс регулирования скорости электри­ ческого вентильно-машинного каскада. Допустим, что А Д работает в установившемся режиме при М с — const

личится, а ток I d в соответствии с выражением (7-15) уменьшится, что приведет к уменьшению электромагнит­ ного момента АД. Поскольку момент двигателя стано-

двигателя, приведенной к цепи выпрямленного тока. Асх/'2; / Б 1 <С 1вг ^ -А13.Ц.

вптся меньше статического момента, скорость двигателя начнет уменьшаться. Однако уменьшению скорости А Д соответствует увеличение его скольжения, что приводит к возрастанию э. д. с. ротора, так как Е2 — E2Ks. При этом ток I d возрастет, соответственно возрастет и момент АД. Когда значение последнего достигает величины М с, АД вновь начинает работать в установившемся режиме, но при более пизком, чем ранее, значении скорости.

Механические характеристики электрического каскада приведены на рис. 7-11, а. При токе возбуждения МП, равном нулю, механическая характеристика каскада близ­ ка к естественной характеристике АД. Некоторая раз­ ница в этих характеристиках объясняется явлением коммутации вентилей роторной цепи АД, которое приводит к уменьшению критического момента на искусственных

350

характеристиках по сравнению с естественной на 5—15%, и влиянием сопротивления якоря МП, наличие которого несколько уменьшает жесткость механической характери­

стики АД.

При увеличении тока возбуждения. М П механические характеристики располагаются ниже естественной, при­ чем номинальному току возбуждения 1пи соответ­ ствует самая низкая характеристика из приведенных на

рис. 7-11, а.

На рис. 7-11, б приведен график зависимости э. д. с. машины постоянного тока £,ш от скорости асинхронного двигателя АД, которая не зависит от скорости двигателя МП,а определяется его потоком возбуждения и угловой скоростью, равной синхронной скорости СГ. На том же рисунке приведен график зависимости выпрямленной э. д. с. асинхронного двигателя, которая равна ксхЕ2 — kcxE2Ks. При синхронной скорости А Д э. д. с. ротора равна нулю. Выпрямленный ток цепи ротора в соответствии с выра­ жением (7-15) определяется формулой

тk u x E 2lts — Дмп

Вточке А при скорости шхх, соответствующей сколь­ жению s0 = Е„ш/ксхЕ2К, ток I d равен нулю. Этот режим соответствует скорости идеального холостого хода кас­

када для какого-то тока возбуждения / в2 (см. рис. 7-11, а и б). Выше скорости озх х асинхронная машина не будет развивать момента в двигательном режиме, поскольку выпрямительный мост обладает односторонней проводи­ мостью, а э. д. с. Еи п > ксхЕ2 и направлена в непрово­ дящем направлении по отношению к вентилям.

Пуск электрического вентильно-машинного каскада производится в следующей последовательности. Вначале пускается.агрегат СГ-МП со стороны переменного тока. Синхронный генератор, имеющий пусковую клетку, при этом работает двигателем. Затем производится реостатный пуск АД (пусковые реостаты в схеме на рис. 7-10, а не показаны), в конце которого АД работает на своей естест­ венной характеристике. При токе возбуждения МП, равном нулю, якорная цепь МП подключается ж выпрями­ тельному мосту, после чего пусковой реостат отключается от ротора АД. Далее изменением тока возбуждения МП добиваются нужной скорости АД. Практически диапазон

351