178965. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés aszinkron gép szabályozására
3 178965 4 tetlenségmentesen változtatható, mivel vezérelhető áramszelepei, például tirisztorai vagy hasonló elemei, gyakorlatilag tehetetlenségmentesen vezérelhetők — azonnal úgy befolyásolja a forgórész szlipfrekvenciáját és ezzel a forgórész ellenállást, hogy az aszinkron 5 gép gerjesztőárama állandó értéken maradjon és így a gép kapocsfeszültsége nem vehet fel veszélyes értékeket. Ha az aszinkron gép fordulatszámát megváltoztatjuk, a geijesztőáram a 10—100 Hz-ig terjedő forgórész frekvenciának (a forgórészfrekvencia defi-10 nícióját lásd később) megfelelő fordulatszám tartományban nem vagy csak kevéssé változik. Amennyiben a forgórész fordulatszáma nagyon kicsi vagy nagyon nagy, a gerjesztőáram a fordulatszám függvényében változik, mivel az az ellenállás, ame-15 lyen át a geijesztőáram folyik, már nem tekinthető úgy, hogy a forgórész frekvenciával arányosan változik. Azonban ezekben a ritkán előforduló fordulatszámtartományokban állandó fordulatszámon a gerjesztőáram szintén terheléstől független, ezért ezek- 20 ben a ford ulatszámtartományokban is a találmány előnyösen alkalmazható. Célszerű, ha az aszinkron gép állórész árama közvetlenül egy hirtelen terhelésváltozás után még 25 igen rövid időre, például 0,05—0,2 másodpercig nem vagy nem nagyon változik, ami a fordulatszámszabályozó tehetetlenségének alkalmas megválasztásával vagy más módon, előnyösen a váltóirányító elé kapcsolt induktivitással könnyen sikerül. Ha a váltóira- 30 nyitó elé árammal vezérelhető egyenirányító van kapcsolva, egy ilyen induktivitás mindenképpen célszerűen alkalmazható a különböző frekvenciái elválasztására a fordulatszámszabályozóról vezérelt áramvezérlésű egyenirányító és a váltóirányító 35 között, és adott esetben azért is, hogy a váltóirányító olyan folytonos egyenáramot kapjon, amely a váltóirányító kommutálási ideje alatt közelítően állandó. Az aszinkron gép szokásos felépítésű, előnyösen 40 háromfázisú váltakozóáramú gép lehet, azonban más aszinkron gépek is szóba jöhetnek, például kétfázisú, négyfázisú, vagy más aszinkron gépek. Az aszinkron gép előnyösen rövidrezárt forgórésszel rendelkezhet, ami különösen egyszerű és robosztus felépítést tesz 45 lehetővé. Ezenkívül azonban más forgórész típusok is alkalmazhatók. Előnyösen a berendezés egy áramvezérlésű statikus hálózati egyenirányítót tartalmaz, amelyet a fordulatszám szabályozó egy alárendelt áramszabályo- 50 zón át vezérel, ahogy az az egyenáramú mellékáramkörű gépek fordulatszám szabályozásában ismeretes. A hálózati egyenirányítónak az alárendelt áramszabályozóval ellátott fordulatszám szabályozóval vezérelt kimeneti árama egy induktivitáson át a frekven- 55 ciavezérelt statikus váltóirányítóra vezethető, amelynek kimenő frekvenciáját az összegező kimeneti feszültsége határozza meg és előnyösen arányos az összegező kimeneti feszültségével azonban adott esetben más áramvezérelt egyenirányítók is szóba 60 jöhetnek. A találmányt a továbbiakban kiviteli példa és rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon a találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjának tömbvázlata látható. « A szabályozható fordulatszámú 10 aszinkron gép az ábrázolt előnyös kiviteli alaknál egy háromfázisú váltakozóáramú gép, amely mind motorüzemben, mind generátorüzemben működtethető, ahogy azt a továbbiakban még részletesebben is ismertetjük. A gép előnyösen rövidre zárt forgórésszel rendelkezik. A 9 forgórésztengely a 8 terhelést és a 28 tachométer generátort hajtja. A 28 tachométer generátor a 10 aszinkron gép forgórészének fordulatszámával arányos egyenfeszültséget szolgáltat vagy közvetlenül, vagy ha váltakozó áramot állít elő, akkor egyenirányítás után. A 10 aszinkron gépet a például 380 voltos 50 vagy 60 Hz frekvenciájú primer 12 váltakozóáramú hálózatról tápláljuk a 13 kapcsolón át. Az áramkör szaggatott vonallal határolt 11 része felépítését tekintve megfelel egy szokásos vezérelt váltakozó áramú hídnak, amely alárendelt áramszabályozással és indítási-fékezési automatikával rendelkezik, mint ahogy az egyenáramú mellékáramkörű gépeknél szokásos, és az aszinkron gép fordulatszám-szabályozására és táplálására az újtípusú gerjesztő áram szabályozással együtt előnyösen alkalmazható. A 10 aszinkron gép fordulatszáma az ábrázolt kapcsolási elrendezés segítségével igen széles fordulatszám-tartományban fokozatmentesen szabályozható, például a forgórész frekvencia fokozatmentesen 2—90 Hz-ig szabályozható. Itt természetesen csak egy példakénti kiviteli alakot ismertetünk. Az aszinkron gép nagyobb teljesítményű, például 100kW-os vagy annál nagyobb is lehet. Az aszinkron gép előnyösen motorként alkalmazható, de változatlan kapcsolás mellett generátorüzemben is használható, akár külső hajtással, akár fékezésnél, mivel a statikus 14, 19 egyen- illetve váltóirányítók ismert módon mindkét irányban képesek energiaátvitelre és így az átmenet teljesen önműködően, kiegészítő kapcsolóeszközök nélkül megy végbe, amikor is az áramirány változatlan marad és csak a forgórész feszültség előjele változik, ami az állórész forgó mágneses terének relatív irányváltozása miatt keletkezik, azért ennek megfelelően az energiairány is változik. A tápáramot szolgáltató háromfázisú 12 váltakozóáramú hálózat a 13 kapcsolón át a vezérelt 14 egyenirányítóra csatlakozik, ami a váltakozó áramot változó erősségű egyenárammá alakítja át. A 14 egyenirányító vezérlő bemenetét a 15 fordulatszamszabályozó vezérli a 16 áramkorlátozón, ami az állórész áramot a 22 beállítószerv segítségével beállíthatóan, például a névleges áram 1,5-szeresére korlátozza, továbbá egy alárendelt 17 áramszabályozón es a 17 áramszabályozó kimeneti egyenáramát vezérlő impulzusokká átalakító 18 átalakítón át. A 1 egyenirányító kimenetén olyan egyenáram lép fe > amelynek áramerőssége mindig olyan, hogy a f°rg°‘ rész fordulatszáma az előírt értékre szabályozódik. Ez az egyenáram nem szaggatott, folytonos egyenáram. , _ A 10 aszinkron gép fordulatszámalapjelét a 2 alapjeladóval állítjuk be. A 15 fordulatszám- és a 17 áramszabályozó előnyösen műveleti erősítőt tartalmaz, amely a 60, 60 kondenzátort és a 61, 61’ ellenállást soros kapcsolásban tartalmazó visszacsatolás miatt Pl szabályozást 2
