Conexión en cascada de máquinas eléctricas.
La conexión en cascada de máquinas eléctricas es un sistema para regular suavemente la velocidad de rotación de un motor de inducción introduciendo una fem externa en su circuito de rotor, dirigida en línea con la fem del rotor o en sentido opuesto a ella y con una frecuencia igual a la frecuencia del rotor.
Tal acoplamiento de máquina se usaba a menudo antes para controlar la velocidad de motores asíncronos de potencia media y grande de accionamientos eléctricos irreversibles, por ejemplo, para molinos de rodillos irreversibles, ventiladores grandes, ventiladores de minas, bombas centrífugas, etc.
Todas las conexiones en cascada de máquinas eléctricas se pueden dividir en 2 categorías principales: plantas con potencia constante P = const y plantas con par constante M = const.
Las instalaciones con potencia constante se caracterizan por el hecho de que una de las máquinas incluidas en la cascada con el motor asíncrono principal está articulada mecánicamente con el eje de este motor (Fig. 1, a). En las instalaciones de postes, no existe tal conexión mecánica, y en lugar de una máquina adicional, se deben usar al menos dos máquinas (Fig. 1, b). Una de estas máquinas es un colector de CC o CA.
Arroz. 1. Diagramas esquemáticos de instalaciones en cascada: a — potencia constante (P = const), b — par constante (M = const).
Para crear una instalación en cascada de un motor de inducción con una máquina de CC, es necesario incluir un convertidor de energía de deslizamiento a CC entre el rotor del motor de inducción y la armadura de la máquina de CC.
La cascada también cambia según el tipo de convertidor. En principio, cualquier modificación de la cascada se puede realizar tanto según el esquema P = const como según el esquema M = const.
En una cascada de convertidores de inducido único (Fig. 2), la regulación de la velocidad según las condiciones de funcionamiento del convertidor está limitada al rango de 5 a 45%.
Arroz. 2. Diagrama esquemático de una cascada de motor de inducción y una máquina de CC con un convertidor de armadura única (P = const).
La dirección de los flujos de energía en la fig. 1, ayb y en la fig. 2 se muestra para el caso de regular la velocidad de un motor de inducción en la zona subsíncrona cuando la máquina colectora auxiliar está funcionando en modo motor. La energía de deslizamiento se transmite al eje o al alma.
El funcionamiento de un motor asíncrono ajustable con una velocidad superior al síncrono solo es posible con una doble fuente de alimentación: en el lado del estator y en el lado del rotor (Fig. 1, b). En este caso, el convertidor funciona en modo generador.
Los ventiladores de túnel de viento se encuentran entre los mecanismos más potentes que requieren accionamientos eléctricos con un amplio rango de control de velocidad. Algunos túneles de viento requieren accionamientos de ventiladores eléctricos de 20.000, 40.000 kW con regulación de velocidad en el rango de 1:8 a 1:10 y manteniendo la velocidad establecida con una precisión de fracciones de %.Una de las soluciones a este problema fue el uso de la conexión en cascada de las máquinas eléctricas.
La gran potencia del dispositivo controlado y el amplio rango de variación de la frecuencia del rotor del motor de inducción imposibilitaron el uso de un convertidor de inducido único o el uso de un sistema generador-motor, ya que una máquina de corriente continua no puede llenarse de energía. en un solo inducido por -superior a 7000 kW. En tales instalaciones, se utiliza como convertidor una unidad de dos máquinas que consta de un motor síncrono y un generador de CC (Fig. 3).
Un diagrama de cascada de un motor de inducción y una máquina de CC con un convertidor de motor-generador
La cascada consta de un motor principal de inducción de velocidad variable con un rotor bobinado, una unidad de velocidad variable, una unidad de velocidad constante. La regulación de la velocidad se realiza cambiando la excitación.