Ранее при отсутствии такого разнообразия силовых систем преобразования электроэнергии в большинстве механизмов, особенно большой мощности, применялись асинхронные машины с фазным ротором. Электродвигатели с фазным ротором позволяли регулировать скорость и момент машины довольно в больших пределах, в отличии от асинхронных машин с КЗ ротором.
Для регулирования такой машины использовались резисторы, которые включались в цепь ротора. Главным недостатком такой системы управления были:
- Невозможность плавного регулирования момента и скорости электродвигателя, они переключаются ступенчато;
- Довольно большие потери энергии (до 40% мощности);
- Показатели массогабаритные такой установки большие;
- Необходимость в частых ревизиях оборудования, так как присутствует большое количество коммутирующего оборудования;
При появлении мощных тиристоров и диодов также начали появляться и системы управления такими машинами. В данной статье мы рассмотрим систему электропривода на основе асинхронно – вентильного каскада. Схема такого типа устройства показана ниже:
Где: 1, 2 – автоматические выключатели, через которые двигатель и согласующий трансформатор подключаются к сети;
3 – реверсор, с помощью которого осуществляется реверс машины (устанавливается при необходимости реверса);
4 – электродвигатель с фазным ротором;
5 – выпрямитель роторного напряжения (неуправляемый);
6 – сглаживающие реакторы;
7 – инвертор;
8 – согласующий трансформатор, необходимый для согласования сетевого напряжения и напряжения ротора машины;
Принцип работы такой системы следующий – напряжения ротора выпрямляется и поступает в цепь постоянного тока, где с помощью инвертора регулируется величина тока цепи постоянного тока. Изменяя угол регулирования инвертора – изменяется ток вторичной цепи, соответственно скорость вращения ротора машины, при этом энергия ротора отдается обратно в сеть, что снижает потери электрической энергии при таком регулировании до 30% в сравнении с резистивной схемой включения. Главным недостатком асинхронно – вентильного каскада является невозможность реализации торможения машины, что требует установки дополнительного оборудования (устройств динамического торможения).
Системы такого электропривода используют не только при модернизации, но и закладываются в новые проекты, поскольку если сравнить с регулированием по первичной цепи (статора) обычным частотным преобразователем то электропривод АВК обладает следующими достоинствами:
- В отличии от частотного регулирования по статору, при необходимости наличии резервной системы управления, при использовании АВК в качестве резервной системы можно использовать резистивную схему управления, в то время как при частотном управлении по статору нужен только второй преобразователь частоты;
- Стоимость АВК значительно ниже, так как мощность роторной цепи ниже чем статорной;
Системы асинхронно – вентильного каскада применяют в механизмах, где нет необходимости в частых торможениях и разгонах (вентиляторы, конвейеры, мельницы).
Такая система позволяет плавно регулировать скорость вращения и момент машины, имеет большой диапазон регулирования скорости вращения электродвигателя (0 до ωн), существенно снижает расход электроэнергии, но имеет и свои недостатки – генерация высших гармоник, что существенно искажает сеть, а также нагревает электродвигатель из –за искажения питающего напряжения. Для решения этой проблемы довольно часто вместе с асинхронно – вентильным каскадом устанавливают фильтро–компенсирующие устройства ФКУ.
Также существует довольно большое количество возможных схем включения асинхронно –вентильных каскадов, некоторые из них мы рассмотрим ниже:
Схема включения для двухдвигательного электропривода с общим валом:
Где 10 это редуктор.
Такая схема включения позволяет выравнивать токи роторов без каких либо дополнительных действий, так как преобразователи включены последовательно.
При такой схеме включения за счет использования схемы «треугольник – звезда» уменьшается влияние высших гармоник сети, а также уменьшается напряжение в роторной цепи, но ведет к удорожанию системы.
Такая схема может использоваться для уменьшения влияния высших гармоник, но как правило применяется очень редко из – за дороговизны и меньшей эффективности по сравнению с ФКУ.
