7.6. Каскадные схемы электропривода

Управление асинхронным двигателем путем изменения сопро­тивления цепи ротора связано с потерями электроэнергии про­порциональными скольжению (Δp = Mω₀s), которые расходуются на нагревание, в основном, регулировочного реостата.

Каскадные схемы асинхронного привода позволяют исполь­зовать потери скольжения. В каскадных схемах в цепь ротора асинхронного двигателя вводят добавочную э. д. с. Е_доб, на­правленную согласно или встречно э. д. с. ротора Е₂ и имею­щую одинаковую с ней частоту. Ток ротора

где Е_2ном — э. д. с. ротора при ω=0; Z₂ — полное сопротивление цепи ротора.

Согласно уравнению (7.8), при совпадении по фазе э. д. с, Е_доб и Е_2ном ток ротора увеличивается, возрастает вращающий момент двигателя и увеличивается скорость вращения. Если э. д. с. Е_доб. и Е_2ном находятся в противофазе (Е_доб со знаком минус), ток ротора уменьшается, снижается вращающий мо­мент, что приводит к уменьшению скорости двигателя.

Таким образом, меняя величину и направление э. д. с, можно регулировать скорость асинхронного двигателя. При этом потери скольжения могут быть преобразованы в механи­ческую энергию, подводимую к валу двигателя, или в электри­ческую энергию, отдаваемую в сеть. В первом случае каскад называется электромеханическим, во втором — электрическим.

Для того чтобы не согласовывать по фазе и частоте Е_доб и Е_2ном, энергию скольжения преобразуют сначала в энергию постоянного тока с помощью вентильного преобразователя. На рис. 7.11 приведены схемы вентильно-машинных каскадов (рис. 7.11, а,б) и асинхронно-вентильного каскада (рис. 7,11, в).

В первых двух схемах для последующего преобразования энер­гии скольжения применяются электрические машины БД, а в третьей — преобразование осуществляется только с помощью вентильных преобразователей В и И (рис. 7.11, в).

В асинхронно-вентильном каскаде добавочная э. д. с. Е_доб создается вентильным преобразователем И, работающим в ре­жиме инвертора и вводится в цепь выпрямленного тока ротора встречно по отношению к э. д. с. Е_в выпрямителя В. Изменяя э. д. с. Е_доб, можно регулировать скорость вращения двига­теля АД.

7.7. Электропривод с электромагнитной муфтой скольжения

Схема и механические характеристики электропривода с элек­тромагнитной муфтой скольжения и асинхронным двигателем приведены на рис. 7.12.

С помощью муфты скольжения можно предохранять эле­менты рабочей машины при резких увеличениях нагрузки, регу­лировать скорость, получать специальные характеристики и улучшать пусковые свойства привода с короткозамкнутым асинхронным двигателем.

Муфта скольжения представляет собой электрическую ма­шину, состоящую из индуктора и якоря. Часть муфты, связан­ная с валом двигателя, является ведущей, а соединенная с ва­лом рабочей машины — ведомой. На индукторе располагаются полюса с обмоткой возбуждения, которая получает питание от источника постоянного тока. Якорь представляет собой магнитопровод с размещенной на нем короткозамкнутой обмоткой или массивный стальной сердечник.

Принцип работы муфты аналогичен принципу работы асин­хронного двигателя. Вращающееся магнитное поле, создавае-

мое вращающимся индуктором, пересекая короткозамкнутую обмотку якоря, создает в нем э. д. с. переменного тока; в об­мотке появляется ток, взаимодействие которого с магнитным потоком индуктора создает вращающий момент. Изменяя ток возбуждения, можно получить различные механические харак­теристики привода (рис. 7.12, б), т. е. осуществлять регулиро­вание скорости в довольно широком диапазоне.

Недостатком такого электропривода является низкий к. п. д., равный приблизительно отношению скорости ω ведомого вала к скорости ω₁ ведущего, т. е.

где s — скольжение муфты.

Потери в муфте определяются в основном потерями сколь­жения, которые выделяются в якоре и его нагревают.

Г л а в а 8

ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ