הנעה חשמלית עם מפל שסתומים אסינכרוני
בתעשייה, כונן עם טווח התאמת מהירות רדוד (3:2:1) משמש, כלומר, מה שנקרא מפל השסתומים, שנבנה על בסיס מנוע חשמלי אסינכרוני ומייצג מערכת של כונן משתנה מתכוונן.
שלא כמו ויסות מצערת ותדר, עם חיבור מפל, מנוע חשמלי אסינכרוני מחובר לרשת אספקת זרם חילופין תלת פאזי. זהו יתרון גדול של מערכת כונן זו על פני שתי הראשונות. יש לו גם יעילות גבוהה יותר מכל המערכות האחרות. יתרון זה יכול להיות מוסבר בכך שבמערכות מפל מומרת רק אנרגיית ההחלקה, בעוד שבכונני DC ובמערכות תדר משתנה, כל כמות האנרגיה הנצרכת על ידי המנוע נתונה להמרה.
בהשוואה למפעילי מצערת ו-rheostat, כמו גם מצמדי החלקה, שבהם אנרגיית ההחלקה אובדת על ידם בהתנגדויות, היתרונות של מפל השסתומים מבחינת אנרגיה גבוהים אף יותר.הממירים במעגל הרוטור של מערכות אלו משמשים רק לבקרת מהירות. הכונן, שנבנה באמצעות מנוע אסינכרוני, מאפשר ליצור מערכות מהירות בעלות הספק משתנה. מערכות כאלה מספקות בקרת מהירות ומומנט חלקה, אינן דורשות מספר רב של ציוד כוח ומגע.
אורז. 1. ערכות של אשדים: א - שסתום, ב - מכונת שסתומים, ג - מכונת שסתום חד-גוף
למפל השסתומים יש גם כוח שליטה נמוך, הוא אוטומטי בקלות ובעל תכונות דינמיות טובות.
יש לציין כי במפל השסתומים, ממיר התדרים של מעגל הרוטור אינו מזרים כוח תגובתי ליצירת שטף מגנטי מסתובב של מנוע האינדוקציה, שכן שטף זה נוצר על ידי כניסת כוח תגובתי למעגל הסטטור.
בנוסף, הממיר המשמש בשלב השסתום מיועד רק להספק פרופורציונלי לטווח הבקרה הנתון. יחד עם זאת, במערכות עם בקרת תדרים, הממיר מעורב ביצירת שטף מגנטי, ובתכנון שלו יש צורך לקחת בחשבון את מלוא הכוח של הכונן. מעגל שלב השסתום הפשוט ביותר הוא מעגל עם מעגל DC ביניים וממיר EMF שסתום.
במעגלי שסתומים (איור א') ובמפלי שסתומים-מכונה (איור ב'), זרם הרוטור מתוקן על פי מעגל גשר תלת פאזי, ו-EMF נוסף מוכנס למעגל הזרם המיושר בבית הראשון על ידי ממיר שסתום, ובשני - ממכונת DC. המעגל המוצג באיור. a, מורכב ממנוע אינדוקציה M עם רוטור פאזה.
ממיר שסתום V1 כלול במעגל הרוטור, שבו מתוקן זרם ה-AC של הרוטור.עם ממיר שסתומים, מהפך (ממיר שסתומים V2) מופעל דרך המצערת L, המהווה מקור ל-EMF נוסף. ממיר השסתומים V2 מורכב עם שנאי T לפי מעגל ניטרלי תלת פאזי. משמש בדרך כלל במכשירים קטנים.
בתרשים זה, הפונקציות של שני ממירי השסתומים מסומנות בבירור. כאן שסתומי VI פועלים כמיישרים, הממירים את זרם החילוף של רוטור תדר ההחלקה לזרם ישר. שסתומים V2 ממירים את הזרם של הרוטור העומד לזרם חילופין בתדר הרשת, כלומר, הם עובדים במצב של מהפך תלוי.
במפל השסתומים-מכונה (איור ג'), ההמרה של זרם הרוטור המתושר על ידי ממיר השסתומים V1 לזרם חילופין בתדר הרשת מתבצעת בעזרת מכונת זרם ישר G ומחולל סינכרוני G1 . במעגל זה, מכונות G ו-G1 ממלאות את התפקיד של מהפך.
פותחו תוכניות שונות של מפלי שסתומים אסינכרוניים, אך התכנית הבסיסית והנפוצה ביותר מוצגת באיור. מעניינים הם המארזים היחידים AMVK-13-4 בהספק של 13 קילוואט. במקרה אחד, מנוע אינדוקציה עם רוטור פאזה, מכונת DC וקבוצת רוטור של שסתומים בלתי מבוקרים מונחים על מפל כזה.
המכשיר הוא מנוע AC עם ויסות מהירות ללא מדרגות. מכשירים אלו יכולים להתגבר על עומסים משמעותיים. למפל יש מהירות נומינלית של 1400 min-1, מתח אספקה של 380 V וטווח התאמה של 1400-650 min-1 ללא החלפת מעגל הסטטור.
בעת החלפת פיתול הסטטור מכוכב לדלתא, טווח הבקרה יהיה 1400-400 דקות-1, המומנט קבוע, משקל היחידה הוא 360 ק"ג, מתח העירור הוא 220 וולט.למכשיר יש מבנה מפוצץ מוגן. יחידות אלה ישימות ביחידות הנעה.
סידור סכמטי של מפל שסתומים-מכונה עם גוף אחד מוצג באיור. v. רוטור 5 של מנוע חשמלי אסינכרוני ואבזור 4 של מכונת DC מותקנים על פיר אחד. במיטה גלילית מפלדה משותפת 6, הסטטור 7 של המנוע החשמלי האסינכרוני והקטבים 8 של מכונת ה-DC מותקנים. אספן 9 וטבעות הזזה 10, מברשות אספן 3 ומברשות 1 של המנוע האסינכרוני מחוברים באמצעות מיישרי סיליקון 2. כדי להסיר חום מהמכונה, במיוחד במהירות מופחתת, יש תעלות אוורור מיוחדות ברוטור ובמסגרת.
מיישר הגשר המספק את מתח הרוטור המיושר לאבזור מכונת DC מורכב משישה שסתומים VK-50-1.5 עם מתח הפוך של 150 V. כאשר חיסכון באנרגיה חיוני.
יחד עם היתרונות המתוארים של המערכות הנחשבות, יש צורך לציין את החסרונות שלהן: העלות הגבוהה של ממירי השסתומים והנעת השסתום-מכונה, מקדם הספק נמוך, יעילות נמוכה בהשוואה למנוע אסינכרוני בשל העובדה שהכונן עובד במהירות מרבית ללא קצר חשמלי של מנוע מתפתל הרוטור, קיבולת עומס יתר נמוכה של מנוע האינדוקציה, שימוש נמוך במנוע ההנעה (בערך 5-7%), צורך באמצעי התנעה מיוחדים המספקים מאפייני התנעה עם בקרת מהירות רדודה .