Elektrimasinate kaskaadühendus
Elektrimasinate kaskaad on süsteem asünkroonmootori pöörlemiskiiruse sujuvaks reguleerimiseks, sisestades selle rootori vooluringi välise emf-i, mis on suunatud rootori emf-iga ühel joonel või selle vastas ja sagedusega, mis on võrdne rootori sagedusega.
Sellist masinaühendust kasutati varem sageli pöördumatute elektriajamite keskmise ja suure võimsusega asünkroonmootorite kiiruse reguleerimiseks, näiteks pöördumatute valtsveskite, suurte ventilaatorite, kaevandusventilaatorite, tsentrifugaalpumpade jms jaoks.
Kõik elektrimasinate kaskaadühendused võib jagada 2 põhikategooriasse: konstantse võimsusega seadmed P = const ja seadmed konstantse pöördemomendiga M = konst.
Konstantse võimsusega paigaldisi iseloomustab asjaolu, et üks peamise asünkroonmootoriga kaskaadis olevatest masinatest on mehaaniliselt liigendatud selle mootori võlliga (joonis 1, a). Postipaigaldiste puhul selline mehaaniline ühendus puudub ja ühe lisamasina asemel tuleb kasutada vähemalt kahte masinat (joon. 1, b). Üks neist masinatest on alalis- või vahelduvvoolukollektor.
Riis. 1. Kaskaadpaigaldiste skemaatilised diagrammid: a — konstantne võimsus (P = const), b — konstantne pöördemoment (M = const).
Asünkroonmootori kaskaadpaigaldise loomiseks alalisvoolumasinaga on vaja asünkroonmootori rootori ja alalisvoolumasina armatuuri vahele lisada libisemis-alalisvoolu energiamuundur.
Kaskaad muutub ka sõltuvalt muunduri tüübist. Põhimõtteliselt saab kaskaadi mis tahes modifikatsiooni läbi viia nii skeemi P = const kui ka skeemi M = const järgi.
Ühe armatuuriga muunduri kaskaadis (joonis 2) on kiiruse reguleerimine vastavalt muunduri töötingimustele piiratud vahemikus 5 kuni 45%.
Riis. 2. Ühe armatuurmuunduriga asünkroonmootori kaskaadi ja alalisvoolu masina skemaatiline diagramm (P = const).
Energiavoo suund joonisel fig. 1, a ja b ning joonisel fig. 2 on näidatud asünkroonse tsooni asünkroonmootori kiiruse reguleerimise korral, kui abikollektormasin töötab mootorirežiimis. Libisemisenergia edastatakse võllile või võrele.
Sünkroonsest suurema kiirusega reguleeritava asünkroonmootori töö on võimalik ainult kahekordse toiteallikaga: staatori küljel ja rootori küljel (joonis 1, b). Sellisel juhul töötab muundur generaatori režiimis.
Tuuletunneli ventilaatorid on ühed võimsamad mehhanismid, mis nõuavad laia kiiruse reguleerimisalaga elektriajamit. Mõned tuuletunnelid nõuavad 20 000, 40 000 kW elektrilist ventilaatori ajamit kiiruse reguleerimisega vahemikus 1:8 kuni 1:10 ja seatud kiiruse säilitamist murdosade täpsusega %.Selle probleemi üheks lahenduseks oli elektrimasinate kaskaadühenduse kasutamine.
Juhitava seadme suur võimsus ja asünkroonmootori rootori sageduse lai varieeruvus muutis võimatuks ühe armatuuriga muunduri või generaator-mootori süsteemi kasutamise, kuna alalisvoolumasinat ei saa võimsusega täita. ühes armatuuris - suurem kui 7000 kW. Sellistes paigaldistes kasutatakse muundurina kahemasinalist seadet, mis koosneb sünkroonmootorist ja alalisvoolugeneraatorist (joonis 3).
Asünkroonmootori ja mootor-generaatormuunduriga alalisvoolumasina kaskaadskeem
Kaskaad koosneb peamisest muutuva kiirusega asünkroonmootorist koos mähitud rootoriga, muutuva kiirusega seadmest, püsikiirusega seadmest. Kiiruse reguleerimine toimub ergutuse muutmisega.