Електрични погон са каскадом асинхроних вентила
У индустрији се користи погон са плитким опсегом подешавања брзине (3:2:1), односно такозвана вентилска каскада, изграђена на бази асинхроног електромотора и представља систем подесивог променљивог погона.
За разлику од регулације гаса и фреквенције, са каскадним прикључком, асинхрони електромотор је повезан на трофазну мрежу за напајање наизменичном струјом. Ово је велика предност овог погонског система у односу на прва два. Такође има већу ефикасност од свих других система. Ова предност се може објаснити чињеницом да се у каскадним системима претвара само енергија клизања, док је у ДЦ погонима и системима променљиве фреквенције целокупна количина енергије коју троши мотор подложна конверзији.
У поређењу са актуаторима гаса и реостата, као и клизним квачилима, где се енергија клизања губи од њих у отпорима, предности вентилске каскаде у погледу енергије су још веће.Претварачи у колу ротора ових система служе само за контролу брзине. Погон, направљен коришћењем асинхроног мотора, омогућава вам да креирате системе велике брзине са променљивом снагом. Такви системи обезбеђују глатку контролу брзине и обртног момента, не захтевају велики број опреме за напајање и контакт.
Пиринач. 1. Шеме каскада: а — вентил, б — вентил машина, в — машина са једним телом вентила
Каскада вентила такође има ниску снагу управљања, лако се аутоматизује и има добре динамичке особине.
Треба напоменути да у каскади вентила фреквентни претварач роторског кола не циркулише реактивну снагу да би створио ротирајући магнетни флукс индукционог мотора, јер се овај флукс ствара тако што реактивна снага улази у коло статора.
Поред тога, претварач који се користи у степену вентила је дизајниран само за снагу пропорционалну датом опсегу управљања. Истовремено, у системима са контролом фреквенције, претварач је укључен у стварање магнетног флукса, ау његовом дизајну је потребно узети у обзир пуну снагу погона. Најједноставнији круг вентилског степена је коло са средњим једносмерним колом и ЕМФ претварачем вентила.
У круговима вентила (Сл. А) и каскадама вентила-машина (Сл. Б), струја ротора се исправља према трофазном мостном колу, а додатни ЕМФ се уводи у коло исправљене струје у првом кућишту помоћу вентилски претварач, ау другом — из ДЦ машине. Коло приказано на сл. а, састоји се од индукционог мотора М са фазним ротором.
У коло ротора укључен је претварач вентила В1, у коме се исправља наизменична струја ротора.Код вентилског претварача се преко пригушнице Л укључује инвертер (вентилски претварач В2), који је извор додатне ЕМФ. Вентилски претварач В2 је састављен са трансформатором Т према трофазном неутралном колу. Обично се користи у малим уређајима.
На овом дијаграму, функције два вентила претварача су јасно оцртане.Овде ВИ вентили делују као исправљачи, претварајући наизменичну струју ротора са фреквенцијом клизања у једносмерну струју. Вентили В2 претварају струју стојећег ротора у наизменичну струју на фреквенцији мреже, односно раде у режиму зависног претварача.
У каскади вентил-машина (сл. Ц) претварање струје ротора исправљене вентилским претварачем В1 у наизменичну струју са фреквенцијом мреже одвија се уз помоћ машине једносмерне струје Г и синхроног генератора Г1. . У овом колу, машине Г и Г1 играју улогу претварача.
Развијене су различите шеме каскада асинхроних вентила, али је основна и најчешћа шема приказана на Сл. Интересантна су једнострука кућишта АМВК-13-4 снаге 13 кВ. У једном случају се на такву каскаду поставља асинхрони мотор са фазним ротором, једносмерна машина и роторска група неконтролисаних вентила.
Уређај је АЦ мотор са бесконачном регулацијом брзине. Ови уређаји могу да превазиђу значајна преоптерећења. Каскада има номиналну брзину од 1400 мин-1, напон напајања од 380 В и опсег подешавања од 1400-650 мин-1 без пребацивања статорског кола.
Приликом пребацивања намотаја статора са звезде на трокут, опсег контроле ће бити 1400-400 мин-1, обртни момент је константан, тежина јединице је 360 кг, напон побуде је 220 В.Уређај има заштићену издувану конструкцију. Ове јединице су применљиве у погонским јединицама.
Шематски распоред каскаде вентил-машина са једним телом приказан је на Сл. в. Ротор 5 асинхроног електромотора и арматура 4 једносмерне машине постављени су на једно вратило. У заједничком челичном цилиндричном лежају 6 монтирани су статор 7 асинхроног електромотора и полови 8 ДЦ машине. Колектор 9 и клизни прстенови 10, колекторске четке 3 и четке 1 асинхроног мотора су повезане преко силицијумских исправљача 2. За одвођење топлоте из машине, посебно при смањеној брзини, постоје посебни вентилациони канали у ротору и у оквиру.
Мостни исправљач који исправља напон ротора напаја арматуру ДЦ машине састављен је од шест вентила ВК-50-1.5 са реверзним напоном од 150 В. при чему је уштеда енергије од суштинског значаја.
Уз описане предности разматраних система, потребно је напоменути и њихове недостатке: високу цену вентилских претварача и погона вентила машине, низак фактор снаге, ниску ефикасност у поређењу са асинхроним мотором због чињенице да погон ради са максималном брзином без кратког споја мотора намотаја ротора, низак капацитет преоптерећења индукционог мотора, мала употреба погонског мотора (за око 5-7%), потреба за посебним стартним средствима која обезбеђују стартне карактеристике уз плитку контролу брзине .