16. Каскадные схемы регулирования скор-ти асинхронного эл/привода

Каскадные схемы – это такие схемы, которые, обеспечивая регулирование скор-ти, позволяют полезно использовать энергию скольжения.

По способу использования энергии скольжения ( ) различают две схемы каскада: схема эл-кого каскада и схема эл/мех-кого каскада.

В эл-ком каскаде энергия скольжения возвращается в сеть, а в эл/мех-ком – на вал вспомогательного двигателя.

Схема эл-кого каскада:

-мощность скольжения, - частота в роторной цепи, - мощность, отдаваемая в сеть, - частота питающей сети.

, где - потери в роторе, - потери в преобразователе

Схема эл/мех-кого каскада:

Мощность, подаваемая на вал вспомогательной машины:

Если пренебречь потерями в этой каскадной схеме, то можно установить, что рабочей машине передается вся эл/маг-ная мощность:

,

Тогда , т.е. эл/мех-кие каскады называют каскадами постоянной мощности.

В зависимости от вида используемых в каскадных установках устройств различают: машинные, машинно-вентильные, вентильные.

Для пояснения принципа регулирования скорости в каскадных схемах и … изобразим три схемы для пояснения принципа регулирования

Хар-ка эл/мех-кого каскада:

Из приведенных мех-ких хар-к следует, что по мере снижения скор-ти возрастает макс-й момент АД. Поскольку по мере увеличения тока возбуждения вспомогательной машины его момент также возрастает. При этом макс-ная мощность каскада при разных токах возбуждения примерно остается постоянной.

Из мех-ких хар-к эл-кого каскада следует, что макс-й момент каскада определяется только АД, сохраняется на разных хар-ках одинаковым. Поэтому такие каскады получили название каскадов постоянного момента.

17. Асинхронно-вентельный каскад (авк)

Схема АВК:

Дроссель в схеме АВК необходим для сглаживания тока, ограничения токов прерывистой зоны и уравнительного тока.

Анализировать работу схемы АВК удобно, если привести параметры АД и роторного преобразователя к цепи выпрямленного напряжения.

Ток в роторе:

- ЭДС ротора при скорости = 0, - полное сопротивление роторной цепи,

- добавочное ЭДС, которое создается инвертором в АВК.

Скольжение:

Общее выражение для напряжения выпрямителя:

- это максимальное среднее значение выпрямленного напряжения на выходе выпрямительного моста при s=1.

- линейное ЭДС на разомкнутых кольцах АД.

- эквивалентное сопротивление, учитывающее падение напряжения, обусловленное коммутацией вентилей выпрямителя.

- число пульсаций в периоде, - индуктивное сопротивление двигателя,

,

- активное сопротивление двигателя, - сопротивление двигателя при наличии в цепи трехфазной мостовой схемы, - падение напряжения на вентилях.

Выражение для выпрямленного напряжения, записанное с учетом приведенных выше формул:

Мощность потерь скольжения (два пути):

,

Приравняв найдем момент:

Среднее значение выпрямленного значения напряжения на выходе инвертора:

, , , -эквивалентное сопротивление инвертора, определяется параметрами трансформатора и коммутацией вентилей инвертора.

-индуктивное сопротивление тр-тора, -активное сопрот-е.

В установившемся режиме напряжение выпрямителя = напряжению инвертора .

Поэтому приравняв их и приняв, что падение напряжения=0, получим:

Из этой формулы следует, что при работе инвертора с углом по мере уменьшения скольжения выпрямленный ток уменьшается.

При =0 s определяется по:

Из формулы видно, что при АД вращается с макс-й скоростью и она равна скорости идеал-го х.х.. если , то . Отсюда следует что, если регулировать скор-ть в АВК от нуля до макс-й, то значение ЭДС втор-й обмотки тр-ра должно быть=ном-й ЭДС обмотки ротора.

Ток выпрямленный :

, - суммарное эквивалентное сопрот-е выпрямленной цепи.

Для момента:

(*)

,

Последовательность расчета мех-кой хар-ки

1. Задаемся значениями угла

2. Определяем значение

3. Задаваясь значениями , находим и

4. Рассчитываем значение момента и строим хар-ки.

Формула (*) не учитывает высших гармоник тока, искажений механических хар-к в области прерывистых токов, различных режимов работы выпрямителя, в которых внешняя хар-ка выпрямителя резко падает.

Примерные хар-ки АВК:

,

-макс-й момент АД в естест-й схеме вкл-я, -макс-й момент АД в схеме АВК.

Сопоставляя выражения и , можно видеть, что момент в АВК на 4-5% меньше из-за дополнит-го падения напряжения в цепи выпрямленного тока.

Достоинства АВК:

1. Высокая плавность регулирования скор-ти

2. Сравнительно высокий КПД.

3. АВК имеет достаточную надежность.

Недостатки:

1. Низкий коэф-т мощ-ти

2. Необзодимость применения пусковых устройств, обеспечивающих работу привода до нижнего диапазона сткорости

3. Отсутствие в АВК тормозного режима в рабочем диапазоне скор-ти.