Acionamento elétrico com cascata de válvula assíncrona

Na indústria, é utilizado um acionamento com faixa de ajuste de velocidade rasa (3:2:1), ou seja, a chamada cascata de válvulas, construída com base em um motor elétrico assíncrono e representando um sistema de acionamento variável ajustável.

Ao contrário da regulação do acelerador e da frequência, com uma conexão em cascata, um motor elétrico assíncrono é conectado a uma rede de alimentação de corrente alternada trifásica. Esta é uma grande vantagem deste sistema de acionamento sobre os dois primeiros. Ele também tem uma eficiência maior do que todos os outros sistemas. Essa vantagem pode ser explicada pelo fato de que em sistemas em cascata apenas a energia de escorregamento é convertida, enquanto em acionamentos CC e sistemas de frequência variável toda a energia consumida pelo motor é convertida.

Em comparação com os atuadores de aceleração e reostato, bem como as embreagens deslizantes, onde a energia de deslizamento é perdida por eles em resistências, as vantagens da cascata de válvulas em termos de energia são ainda maiores.Os conversores no circuito do rotor desses sistemas servem apenas para controle de velocidade. O drive, construído usando um motor assíncrono, permite criar sistemas de alta velocidade com potência variável. Esses sistemas fornecem controle suave de velocidade e torque, não requerem um grande número de equipamentos de energia e contato.

Arroz. 1. Esquemas de cascatas: a — válvula, b — máquina de válvula, c — máquina de válvula de corpo único

A cascata de válvulas também possui baixo poder de controle, é facilmente automatizada e possui boas propriedades dinâmicas.

Deve-se observar que na cascata de válvulas, o conversor de frequência do circuito do rotor não circula energia reativa para criar um fluxo magnético rotativo do motor de indução, pois esse fluxo é criado pela energia reativa que entra no circuito do estator.

Além disso, o conversor utilizado no estágio de válvula é projetado apenas para potência proporcional à faixa de controle dada. Ao mesmo tempo, em sistemas com controle de frequência, o conversor está envolvido na criação do fluxo magnético, e em seu projeto é necessário levar em consideração a potência total do drive. O circuito de estágio de válvula mais simples é um circuito com um circuito DC intermediário e um conversor EMF de válvula.

Em circuitos de válvula (Fig. A) e cascatas de válvula-máquina (Fig. B), a corrente do rotor é retificada de acordo com um circuito de ponte trifásica e um EMF adicional é introduzido no circuito de corrente retificada no primeiro alojamento pelo conversor de válvula e no segundo - da máquina DC. O circuito mostrado na fig. a, consiste em um motor de indução M com um rotor de fase.

Um conversor de válvula V1 está incluído no circuito do rotor, no qual a corrente CA do rotor é retificada.Com um conversor de válvula, um inversor (conversor de válvula V2) é ligado através do acelerador L, que é uma fonte de EMF adicional. O conversor de válvula V2 é montado com um transformador T de acordo com um circuito neutro trifásico. Geralmente usado em pequenos dispositivos.

Neste diagrama, as funções dos dois conversores de válvulas são claramente delineadas.Aqui as válvulas VI atuam como retificadoras, convertendo a corrente alternada do rotor de escorregamento em corrente contínua. As válvulas V2 convertem a corrente do rotor estacionário em corrente alternada na frequência da rede, ou seja, funcionam no modo de inversor dependente.

Na cascata válvula-máquina (Fig. C), a conversão da corrente do rotor retificada pelo conversor de válvula V1 em corrente alternada com a frequência da rede ocorre com a ajuda de uma máquina de corrente contínua G e um gerador síncrono G1 . Neste circuito, as máquinas G e G1 desempenham o papel de inversor.

Vários esquemas de cascatas de válvulas assíncronas foram desenvolvidos, mas o esquema básico e mais comum é mostrado na Fig. De interesse são os gabinetes individuais AMVK-13-4 com potência de 13 kW. Em um caso, um motor de indução com um rotor de fase, uma máquina DC e um grupo de rotores de válvulas não controladas são colocados em tal cascata.

O dispositivo é um motor CA com regulação de velocidade contínua. Esses dispositivos podem superar sobrecargas significativas. A cascata tem uma velocidade nominal de 1400 min-1, uma tensão de alimentação de 380 V e uma faixa de ajuste de 1400-650 min-1 sem comutar o circuito do estator.

Ao alternar o enrolamento do estator de estrela para delta, a faixa de controle será de 1400-400 min-1, o torque é constante, o peso da unidade é de 360 ​​kg, a tensão de excitação é de 220 V.O dispositivo tem uma construção soprada protegida. Essas unidades são aplicáveis ​​em unidades de acionamento.

Um arranjo esquemático de uma cascata de válvula-máquina com um corpo é mostrado na Fig. v. O rotor 5 de um motor elétrico assíncrono e a armadura 4 de uma máquina CC são montados em um eixo. Em um leito cilíndrico de aço comum 6, são montados o estator 7 do motor elétrico assíncrono e os polos 8 da máquina de corrente contínua. O coletor 9 e os anéis deslizantes 10, as escovas coletoras 3 e as escovas 1 do motor assíncrono são conectados por meio de retificadores de silício 2. Para remover o calor da máquina, especialmente em velocidade reduzida, existem canais de ventilação especiais no rotor e na estrutura.

A ponte retificadora que fornece a tensão retificada do rotor para a armadura da máquina CC é montada a partir de seis válvulas VK-50-1.5 com uma tensão reversa de 150 V. onde a economia de energia é essencial.

Juntamente com as vantagens descritas dos sistemas considerados, é necessário observar suas desvantagens: o alto custo dos conversores de válvula e do acionamento válvula-máquina, baixo fator de potência, baixa eficiência em comparação com um motor assíncrono devido ao fato de o acionamento trabalha com velocidade máxima sem curto-circuito do motor de enrolamento do rotor, baixa capacidade de sobrecarga do motor de indução, baixo uso do motor de acionamento (em cerca de 5-7%), a necessidade de meios de partida especiais que fornecem características de partida com controle de velocidade raso .