Необходимость реализации высокой производительности и надежности работы подъемно-транспортных машин в недалеком прошлом заставило проектировщиков систем электроприводов переменного тока прибегнуть к изобретению двухдвигательного электропривода. Такое сочленение асинхронных электродвигателей позволило получить целый ряд механических характеристик с малой крутизной как в двигательном, так и в тормозном режимах, которые могут обеспечивать получения устойчивых низких скоростей.
Такая система состоит из двух сочлененных асинхронных электродвигателей или одного асинхронного электродвигателя, но с тормозным генератором постоянного тока.
В первом случае электродвигатель механизма перемещения или механизма подъема заменяется двумя асинхронными электродвигателями с фазным ротором половинной мощности. Также подобная система реализуется не только для получения необходимых характеристик, но и в случае, когда нет электродвигателя необходимой мощности. При этом общий маховый момент такой системы уменьшается. При работе в двигательном режиме статоры обеих электрических машин подключают к сети таким образом, что б обеспечить одинаковое направление вращения. Благодаря тому, что валы электродвигателей связаны жесткой механической связью, то результирующий момент системы будет равен алгебраической сумме моментов асинхронных электродвигателей.
Для того, что бы получить пониженную скорость с малой крутизной характеристик в двигательном и тормозном режиме один из двигателей переводят в режим противовключения. Схема показана ниже:
Величину моментов асинхронных машин регулируют путем подбора сопротивлений в цепях ротора.
Представим, что уравнение механической характеристики электрической машины, работающей в двигательном режиме, будет иметь вид:
И, соответственно, электрической машины работающей в режиме противовключения:
В равенствах (1) и (2) β1 и β2 – это угловые коэффициенты механических характеристик каждого из электродвигателей. Суммарный момент, который будут развивать электродвигатели, будет равен алгебраической сумме М1 и М2, и согласно выражениям (1) и (2) могут быть выражены:
Благодаря тому, что валы имеют механическую связь (жесткую), то скорость всегда будет одинакова n1 = n2 = n.
Таким образом, результирующий момент будет иметь вид:
Механическая характеристика двухдвигательного электропривода будет иметь вид:
Выражение (5) показывает, что скорость идеального холостого хода двухдвигательного электропривода будет ниже, чем синхронная скорость каждого из двигателей и крутизна характеристик тоже будет меньше.
Механические характеристики отдельных двигателей 1 и 2 и их результирующая характеристика 1+2 показана ниже:
Характеристики как в двигательном, так и в тормозном режиме имеют значительно меньшую крутизну, чем характеристики одного асинхронного электродвигателя. Главным недостатком такой схемы является сильный нагрев электродвигателя работающего в режиме противовключения.
Также следует отметить, что рассматриваемый вариант двухдвигательного электропривода является механическим аналогом электропривода с асинхронным электродвигателем питаемым несимметричным напряжением.
При рассмотрении асинхронного электропривода с несимметричным питанием со стороны статора было установлено, что несимметричное напряжение создает в двигателе две магнитодвижущие силы, которые вращаются в противоположных направлениях – синхронно с полем статора и в обратном направлении. Каждая из МДС создает момент, а момент на валу двигателя будет алгебраической суммой этих составляющих.
В случае двухдвигательного электропривода каждый из двигателей создает свой собственный момент, который суммируется благодаря жесткой механической связи.
Что бы устранить перегрев электрической машины работающей в режиме противовключения была предложена схема, в которой один из двигателей включают в режим динамического торможения, а второй работает в двигательном режиме.
Схема и механическая характеристика ее показана ниже:
Двухдвигательной электропривод такого рода довольно распространенно использовался в механизмах подъема грейфера и передвижения тележки рудного перегружателя доменного цеха металлургического завода.
Схема с добавочным генератором постоянного тока состоит из асинхронной машины и тормозного генератора. В качестве тормозного генератора могут использовать как генератор с самовозбуждением, так и генератор с независимым возбуждением. Якорь генератора замыкают на тормозное сопротивление. При спуске груза асинхронный электродвигатель подключен к сети и работает в режиме силового спуска, а машина постоянного тока в режиме электродинамического торможения. Тормозные характеристики электропривода 1+2 получают суммированием характеристик асинхронного электродвигателя 1 и тормозного генератора 2:
Применения генератора последовательного возбуждения к этой схеме наиболее желателен, так как при отсутствии напряжения в сети переменного тока присутствует возможность опустить груз, используя только генератор постоянного тока.
