В большинстве случаев вентильные каскадные электроприводы предназначены для регулирования скорости в диапазоне 2 : 1 и редко в более широких пределах. Оборудование, включаемое в роторную цепь, выбирается на напряжение, соответствующее нижнему пределу скорости, поэтому возникает задача ускорения привода в пределах от нулевой скорости до нижнего предела рабочего диапазона.
Наибольшее применение в каскадных приводах нашли схемы реостатного пуска. Простейшая схема включения пусковых сопротивлений показана на рис. 37, а. В этой схеме двигатель ускоряется путем регулирования величины сопротивления, введенного в роторную цепь. По достижении требуемой скорости ротор двигателя включается в схему вентильного электропривода с помощью контактора К5 и отключается от пусковых сопротивлений контактором K1. Для обеспечения плавного перехода от пускового к рабочему режиму необходимо, чтобы вентильная цепь каскада подключалась к ротору двигателя раньше, чем будет отключено пусковое сопротивление, при этом целесообразно ускорять двигатель при пуске до скорости, превышающей уровень скорости при работе в каскадной схеме. Такая схема пуска применяется в основном для приводов большой мощности.
Возможен пуск привода непосредственно в схеме каскадного привода. Для этого необходимо ввести в цепь ротора двигателя или в цепь выпрямленного тока добавочные сопротивления (рис. 37, б и в).
При такой схеме пуска выпрямленное напряжение ротора уравновешивается противо-ЭДС инвертора и падением напряжения на добавочном сопротивлении. В этом случае для роторной цепи справедливо уравнение
где Еср р.н — выпрямленное напряжение на кольцах при неподвижном роторе (s — 1); Iср — выпрямленный ток ротора;
Ecр.и — выпрямленная противо-ЭДС инвертора;
∆U — падение напряжения в вентилях;
Рис. 37. Схемы пуска вентильных каскадов:
а — с параллельными пусковыми сопротивлениями, б и в — с последовательными пусковыми сопротивлениями
Rэкв — эквивалентное сопротивление, обусловливающее падение напряжения на активном сопротивлении цепи и коммутацию вентилей; Rдоб — добавочное пусковое сопротивление.
Схемы, приведенные на рис. 37, бив, имеют меньшее количество аппаратов управления, добавочных сопротивлений, исключают опасность разрыва роторной цепи и обеспечивают возможность плавного разгона электропривода.
Рис. 38. Механические характеристики вентильных каскадов с добавочными сопротивлениями
В то же время вентили роторной цепи в этих схемах подвергаются перенапряжениям при включении двигателя в сеть, а также теряется полностью работоспособность привода при выходе из строя схемы каскада. При схеме пуска, данной на рис. 37, а, всегда сохраняется работоспособность асинхронного двигателя при короткозамкнутом роторе.
Механические характеристики вентильного каскада с включенными в цепь ротора добавочными сопротивлениями имеют вид, показанный на рис. 38. Введение добавочных сопротивлений уменьшает жесткость механических характеристик. Скорость холостого хода в каскадном приводе изменяется плавно с изменением угла β. Возможно расширение диапазона регулирования за счет введения добавочного сопротивления и изменения угла β. Добавочное сопротивление при этом должно быть выбрано с учетом длительного режима работы, а не только для пуска.
Для весьма мощных каскадных электроприводов используют схемы автотрансформаторного пуска, схемы пуска при переключении со звезды на треугольник, схемы с введением добавочных сопротивлений в цепь статора и некоторые другие. Применение этих схем ограничено, и поэтому в данном пособии они не рассматриваются (см. [2] и [3]).
Вопрос разработки рациональных схем торможения вентильных каскадных электроприводов связан с наличием в роторной цепи асинхронного двигателя выпрямителя, обладающего односторонней проводимостью. Это обстоятельство значительно сужает возможности использования в каскадных электроприводах известных способов торможения асинхронных двигателей. Практически единственным способом торможения вентильных электроприводов является динамическое торможение при питании обмотки статора асинхронного двигателя постоянным током.
