193111. lajstromszámú szabadalom • Eljárás egyenirányítós kaszkád hajtás szinkron fordulatszám környéken való szabályozására
193111 A találmány tárgya eljárás egyenirányítós kaszkád hajtás szinkron fordulatszám környékén való szabályozására. Ismeretes a csúszógyürüs aszinkron motorok egyik fordulatszámváltoztatási módszere, amikor a csúszógyíírükre áramirányítót kapcsolnak, és az áramirányító megfelelő vezérlésével változtatják a forgórész teljesítményviszonyait, ezáltal a forgórész fordulatszámát. Az ilyen, ún. áramirányítós kaszkád egyik változata az egyenirányítós kaszkád, amikor az áramirányító két egyenirányítóból áll: az egyik egyenirányító a váltakozóáramú kapcsaival a csúszógyűrűkre, a másik egyenirányító a váltakozóáramú kapcsaival váltakozóáramú hálózatra van kötve, a két egyenirányító egyenáramú oldala pedig simítófojtón át egymással megfelelően össze van kötve. Ha mindkét egyenirányító vezérelt, akkor négynegyedes üzem érhető el. A legtöbb alkalmazásban viszont a csúszógyürűre csatlakozó egyenirányító nem vezérelt, így kétnegyedes üzem érhető el. Az egyenirányítós kaszkádok sajátossága, hogy a csúszógyűrűkre csatlakozó egyenirányító kommutációs feszültségét a motor szolgáltatja, ez a feszültség viszont a szlippel arányos, vagyis a szinkron fordulatszám körül kicsi, és a szinkron fordulatszámon teljesen eltűnik. A kommutációs feszültség csökkenése miatt nagy fedési szög és ún. fiktív gyújtási szög alakulhat ki, ezért a hídkapcsolású egyenirányító az ún. harmadik üzemi tartományba is kerülhet. Ez energetikailag és szabályozástechnikai szempontból is kedvezőtlen, ráadásul a természetes jelleggörbe elérésekor a hajtás állapota a hálózatoldali vezérelt egyenirányító gyújtásszögének változtatásával nem befolyásolható. Ilyenkor a kívánt irányítási hatás kiváltása helyett a két egyenirányító közbülső körében a motortól független, az áramszabályozási kör korlátozási értékének megfelelő nagyságú köráram alakul ki, amely a hálózat felé meddő teljesítmény felvételének felel meg. Ez káros a hálózat üzemvitele és az egyenirányítók felesleges terhelése szempontjából is. A jelenség megszüntetésének egyik módszere pl. az, hogy az egyenirányítós kaszkád üzemét a szinkron fordulatszám környékén a szabályozó korlátozásával vagy a hálózatoldali vezérelt egyenirányító letiltásával megakadályozzák. Ennek a módszernek a leg főbb hátránya a korlátozott üzemi tartomány, a probléma megkerülése a megoldás helyett. Több gyakorlati esetben, pl. Diesel-próbapadok fékmotoraként való alkalmazáskor üzemszerűen előfordul a szinkron fordulatszámon való átmenet, így a mükÓdési tartomány nem korlátozható. Káros a hálózatoldali vezérelt egyenirányító letiltása is, mert az ilyenkor nem aktív szabályozó, ill. ennek újbóli aktivizálása rontja az üzemi biztonságot-1 2 A szinkron fordulatszám környékén való biztonságos üzemre mutat be kapcsolási elrendezést a 183.281 lsz. HU szabadalmi leírás, amely járulékos elem, az egyenáramú közbülső főj tót áthidaló tirisztor megfelelő működtetésével éri el a kívánt hatást. Hasonló eredmény érhető el a közbülső kör áramának más kapcsolási elrendezéssel való megszakításával és a forgórész áram ily módon való léptetésének lehetőségével, pl. az Elektrotechnika 77, 1984. 5-6. szám, 160-166 old. cikkében bemutatott elrendezéssel, amikor is a motoroldali egyenirányítónak vezérelhetőnek kell lennie, és szükség van az egyenáramú közbülső köri fojtótekercset áthidaló tirisztorra is. A szinkron fordulatszámot és ennek környezetét megengedő üzem ismert megoldásainak hátránya alapvetően a többletráfordítás. Legalább ilyen mérvű hátrányként jelentkezik az a körülmény is, hogy a szinkron fordulatszám környezetében a károsan magas köráram kialakulását kizáró eljárások, valamint a szinkron fordulatszám adott környezetén kívüli üzemi fordulatszámokon szükséges szabályozás között a tranziens jelenségektől mentes átmenetet nem sikerült biztosítani. A szabályozás oldaláról vizsgálva a vezérlést azt mondhatjuk, hogy az üzemszerű működés annál zavartalanabb és kedvezőbb, minél kisebbre szűkíthető az a fordulatszámtartomány, amely a szinkron tartományt körülveszi, és ahol az üzemi szabályozás nem érvényesül. A találmány feladata olyan szabályozási eljárás létrehozása, amely számol azzal, hogy a szinkron fordulatszám adott környezetében az Üzemszerű szabályozás nem oldható meg, de képes egyrészt egyszerű és hatékony védelmet nyújtani ezen fordulatszámtartományban a károsan nagy köráram kialakulása ellen, másrészt ezt a tartományt lényegesen szükebbre képes korlátozni, azaz az üzemi tartomány szélességét növeli. A kitűzött feladat megoldásához alapvetően az a felismerés vezetett, hogy a károsan magas köráram a vezérelt egyenirányító gyújtási szögének változtatásával a szinkron fordulatszám környezetében korlátozható, továbbá a korlát nagyságát a szinkron fordulatszámtól mérhető eltérés abszolút értékével arányosan választhatjuk meg, így a korlátozott tartományban a normál szabályozás a korlát által megengedett határokon belül érvényesül. A találmánnyal tehát eljárást hoztunk létre egyenirányítós aszinkron kaszkád hajtás szinkron fordulatszám környékén való szabályozására, ahol a kaszkád hajtásban csúszógyűrűoldali egyenirányító és hálózatoldali vezérelt egyenirányító egyenfeszültségű oldalai egymáshoz csatlakoznak és közbenső kört határoznak meg, amelynek során a közbülső körben kialakuló köráram értékét a vezérelt egyenirányító aktív elemei gyújtási szö2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
