L'uso di motori a induzione a rotore avvolto come parte di un azionamento a frequenza variabile

Quando si aggiornano gli azionamenti elettrici della gru, al fine di ridurre i costi, è razionale utilizzare motori asincroni della gru esistenti e funzionanti. La maggior parte dei rubinetti domestici è solitamente dotata di motori a rotore di fase della serie MT e 4MT.

Di interesse è la possibilità di utilizzare motori asincroni per gru con rotore ad aggancio di fase come parte di un azionamento elettrico a controllo di frequenza. Attualmente, LLC «Cranpriborservice» ha un'esperienza positiva nel funzionamento di motori asincroni con una potenza fino a 55 kW con un rotore di fase in cortocircuito quando alimentati da convertitori di frequenza.

Tale soluzione tecnica è stata realizzata durante la modernizzazione di gru precedentemente dotate di sistemi di azionamento tradizionali basati su un motore asincrono con rotore di fase.Per ridurre il costo di tale aggiornamento, sono stati risparmiati motori elettrici e in alcuni casi resistori di zavorra che, dopo aver verificato i calcoli e modificato lo schema di collegamento, sono stati utilizzati come resistori di frenatura.

Dal punto di vista energetico, i motori elettrici a rotore avvolto della serie MT e 4MT sono ancora più preferibili rispetto ai motori elettrici a gabbia di scoiattolo della stessa serie, perché hanno una minore resistenza attiva dell'avvolgimento del rotore e, quindi, minori perdite nel rame del rotore in equilibrio.

Un motore elettrico a rotore avvolto selezionato per il funzionamento in un sistema di gru tradizionale con azionamento elettrico con regolazione a reostato, quando si passa all'alimentazione da un convertitore di frequenza (se la modalità operativa del meccanismo non viene superata) ha sempre un livello inferiore di avviamento- perdite.

Nella maggior parte dei casi, gli aggiornamenti della gru vengono eseguiti per estendere la gamma di controllo della velocità per operazioni di assemblaggio precise o durante il trasferimento della gru sul pavimento. In questo caso, la modalità operativa della gru, di norma, è inferiore a quella stabilita durante la sua fabbricazione. Con il controllo vettoriale si riducono anche le perdite in regime stazionario, poiché il consumo di energia nell'azionamento elettrico è ottimizzato a carico parziale.

C'è un'opinione secondo cui la tensione pulsa modulazione di larghezza di impulsoapplicata agli avvolgimenti del motore porta ad un invecchiamento accelerato dell'isolamento. In questo caso si consiglia l'uso di "motori elettrici speciali per il funzionamento come parte di azionamenti a frequenza variabile".È vero che la classe di isolamento di tali motori elettrici non differisce dalla classe di isolamento dei motori elettrici domestici delle serie MT e 4MT. Più di dieci anni di funzionamento di motori elettrici a rotore di fase con anelli in cortocircuito come parte di un azionamento a frequenza variabile hanno dimostrato la loro elevata affidabilità.

Una caratteristica del design dei motori con rotore di fase è la presenza di collettori rotanti e spazzole. Appare quindi molto probabile un'interruzione di una delle fasi rotoriche di tali rubinetti dovuta all'usura delle spazzole o al danneggiamento del portaspazzole.

Al fine di stabilire l'operatività dell'azionamento elettrico in caso di perdita di fase del rotore, presso lo stand Cranpriborservice LLC è stato condotto un esperimento con un azionamento elettrico del meccanismo di sollevamento con un convertitore di frequenza del tipo Altivar 71 e un motore da 55 kW. La legge di controllo del motore elettrico è vettoriale: prima di sollevare un carico nominale "dal peso", una delle fasi in cortocircuito del rotore del motore da 55 kW è stata disconnessa.

L'azionamento elettrico è stato quindi attivato in direzione di salita a una frequenza di 25 Hz. Allo stesso tempo, l'azionamento elettrico accelera in direzione di salita, ma si notano fluttuazioni di velocità.

Nella fig. 1 mostra gli oscillogrammi sperimentali della velocità dell'azionamento elettrico con il rotore in cortocircuito e quando una delle fasi nel rotore è disconnessa.

Riso. 1. Oscillogrammi sperimentali della velocità dell'azionamento elettrico durante il sollevamento del carico nominale 0-3P: gli anelli a 1 rotore sono cortocircuitati; 2. una delle fasi del rotore è disconnessa.

Dagli oscillogrammi si può vedere che l'accelerazione dell'azionamento elettrico nella direzione di salita con una fase interrotta nel rotore dura circa 1,5 volte di più che con anelli completamente accorciati. Tuttavia, dal punto di vista della protezione contro la caduta dei carichi, tale regime è accettabile.

Va inoltre notato che la corrente dello statore misurata dal convertitore durante la mancanza di fase non differisce dalla corrente in modalità simmetrica, anche se teoricamente il suo valore dovrebbe essere più alto. La protezione termica del motore elettrico si basa sul calcolo di I2t, pertanto il suo funzionamento in questa modalità non avverrà.

Pertanto, la perdita di fase nel rotore potrebbe non essere notata dal personale di servizio e il motore potrebbe essere danneggiato dal surriscaldamento. Come protezione contro tale modalità, è possibile proporre l'inclusione di un relè termico nel circuito dello statore o del rotore, ma questa soluzione richiede una verifica sperimentale.