5.6 Регулювання ад в каскадних схемах вмикання.

5.6.1 Загальні відомості.

Згідно рівнянню (5.4) витрати ковзання зростають із ростом ковзання S, тому деякі способи регулювання за допомогою S виявляються дуже не економічними. Дійсно, якщо швидкість дуже зменшується, тобто S→1 і ω→0, то рМ2→Мω0=Рем. Тому енергію ротора треба передати у другу машину, або у мережу, тобто мати машинний або вентильний каскад.

Історично, на перших порах енергію ротора передавали у одноякірний перетворювач, із колектора якого живились машини постійного струму. Потім був створений вентильно-машинний каскад з проміжною ланкою постійного струму. А зараз енергію ковзання АД використовують без проміжних машин, а за допомогою напівпровідників та трансформаторів. Таким чином, каскадне з'єднання забезпечує регулювання швидкості АД і дозволяє корисно використовувати енергію втрат. Звичайно це потужні установки вентиляторів, насосів, компресорів та ін.

5.6.2 Електромеханічний машинно-вентильний каскад.

Нагадаємо, що корисна потужність двигуна Р2=Мω, а електромагнітна - Рем=Мω0.

Схема цього каскаду наведена на рис. 5.17, де РМ – робоча машина, а ДМ – допоміжна машина постійного струму.

Якщо знехтувати витратами у схемі, то бачимо, що до РМ передається уся Рем, тому що потужність ДМ .

Отже, потужність РМ

де

З рівняння (5.16) бачимо, що вже при тому що

Коли зростає ковзання S зростає і Pдм , тому регулювання виконують у низ із діапазоном при ККД і

Рис. 5.17

На рис.5.17 Ев і Іd відповідно ЕРС і струм випрямляча, EДМ -ЕРС ДМ, І2 -струм ротора АД.

5.6.3 Електричний машинно-вентильний каскад.

Різниця його у тому, що з електромеханічним каскадом ДМ не має механічного зв'язку з ротором АД, а до валу її якоря приєднаний синхронний генератор СГ, який віддає енергію в мережу, як це наведено на рис. 5.18. Тому потужність Pдм віддається у мережу, а до РМ іде тільки

Рис. 5.18

5.6.4 Робота і характеристики електромеханічного і електричного каскадів.

В обох каскадах регулювання виконується зміною струму збудження Із ДМ. Простежимо цей процес.

Збільшимо струм Із, тоді збільшиться ЕРС і зменшиться струм Іd, котрий дорівнює , де сумарний опір кола струму Іd. Але, якщо зменшиться Іd, тобто І2, то зменшиться обертаючий момент Мi і буде М<Мс, тому спаде швидкість ω і зросте ковзання S. ЕРС обертаючого ротора E2s=E2·S і вона зросте із S, але тоді зросте струм І2 і момент М до значення М=Мс,тобто знову буде сталий режим, але за нижчою швидкістю ω.

Зменшуємо струм Із і все піде навпаки, система буде працювати з більшою ніж попереду швидкістю ω .

Характеристики електромеханічного і електричного каскадів наведені на рис. 5.19, а та 5.19, б – відповідно.

Рис. 5.19

Як бачимо на рис.5.19.а, коли спадає швидкість ω зростає Мmax, тому, що коли зростає Із зростає і момент ДМ, а максимальна потужність залишається незмінною: Рmax=Мmax·ωкр, де ωкр - критична швидкість ωкр.=ωо(1-S). Як бачимо на рис. 5.19, б при регулюванні стуму Із Мmax≈const, оскільки він визначається лише самим АД.