РЕГУЛИРУЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ МЕХАНИЗМОВ С ВЕНТИЛЯТОРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НАГРУЗКИ

РЕГУЛИРУЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ МЕХАНИЗМОВ С ВЕНТИЛЯТОРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НАГРУЗКИ Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для привода механизмов с вентиляторной характеристикой нагрузки при необходимости регулирования их частоты вращения. Известен регулируемый электропривод, содержащий электродвигатель с короткбза лкнутым ротором и полупроводниковый преобразователь напряжения в цепи статора, позволяющий изменять частоту вращения ротора /1/. Недостатком электропривода является сравнительно небольшой диапазон регулирования вследствие значительных потерь, выделяемых в двигателе. Электродвигатели общепромьшленного применения, например, серии АИ, разработанной в соответствии с рекомендациями МЭК, имеют номинальное скольжение О,02...О,05 в основном исполнении и О,05...О,14 в исполнении с повышенным скольжением (критическое скольжение - не более 0,3); однако двигатели с повышенным скольжением рассчитаны только для работы в повторно-кратковременном режиме при продолжительности включения не более 60% (в длительном режиме их мощность составляет около 0,8 номинальной)/2/. Для значительной части механизмов с вентиляторной характеристикой необходимо иметь диапазон регулирования в пределах критического скольжения 0,3...1,0 и при этом обеспечить устойчивую работу на пониженной скорости. Известен регулируемый электропривод для насосных установок, содержащий асинхронный электродвигатель с ротором Шенфера и тиристорный регулятор напряжения, подключенный к началу статорных обмоток двигателя, а также блок сравнения и блок конденсаторов /3/. Недостатком указанного электропривода является невозможность длительной работы на пониженной скорости из-за ограниченной теплорассеивающей способности двигателя, не позволяющей отвести всю тепловую энергию, выделяемую при повышенном скольжении. Недостатками являются также применение сложной конструкции электродвигателя (ротор Шенфера), не входящего в номенклатуру серийно изготавливаемых двигателей, ограниченный диапазон регулирования скорости, не обеспечивающий необходимых для насосов и вентиляторов технологических режимов, сложность схемного решения, обуславливающая пониженную эксплуатационную надежность.
Известен регулируемый асинхронный электропривод, содержащий асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, датчик и полупроводниковый преобразователь частоты /4/. Он позволяет регулировать частоту вращения механизмов с вентиляторной характеристикой в большом диапазоне. Критическое скольжение двигателя не более 0,3.
Основным недостатком электроприводов с частотным управлением является необходимость использования преобразователей частоты, отличающихся сложностью по схемному исполнению, высокой стоимостью, большой массой и габаритами.. Следствиями этого недостатка являются: дополнительное использование силового выпрямителя, инвертора, сетевых реакторов и реакторов в цепи постоянного тока, что на порядок увеличивает стоимость комплекта электрооборудования; значительное увеличение площади, занимаемой электрооборудованием, требует дополнительных капиталовложений в строительство производственных помещений и практически исключает возможность модернизации действующего оборудования путем замены нерегулируемого привода регулируемым, поскольку его невозможно разместить на существующих производственных площадях; низкая эксплуатационная надежность и соответственно высокие эксплуатационные расходы, необходимость в высококвалифицированном эксплуатационном персонале.
Известен регулируемый асинхронный электропривод для механизмов с вентиляторной характеристикой нагрузки, содержащий асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и критическим скольжением 8к  0,3-1,0, полупроводниковый преобразователь напряжения, силовой блок которого подключен к выводам обмотки статора двигателя и датчик давления, связанный с блоком управления преобразователя напряжения /5/.
Недостатком его является невозможность достаточно интенсивного -отвода тепла.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в интенсификации отвода тепла в регулируемом асинхронном электроприводе путем непосредственного охлаждения к.з. обмотки ротора с автоматической подачей воды.
Для достижения этого результата регулируемый асинхронный электропривод для механизмов с вентиляторной характеристикой нагрузки, содержащий асинхронный двигатель с короткозагжнутым ротором и критическим скольжением 8к  0,3 - 1,0, полупроводниковый преобразователь напряжения, силовой бок которого подключен к выводам обмотки статора этого двигателя, датчик давления, связанный с блоком управления полупроводникового преобразователя напряжения, снабжен электромагнитным клапаном, электрически соединенным с обмотками статора двигателя, в который включены узел ввода воды в стержни короткозамкнутого ротора, выполненные полыми, включающий последовательно соединенные , на входе которой установлен электромагнитный клапан, трубчатый коллектор и соединительные трубки, и узел вывода воды из стержней ротора, включающий соединительные трубки, с которыми последовательно соединены коллектор, вращающаяся камера с отверстиями, неподвижная Kaiviepa с уплотнениями и отводящая трубка, при этом соединительные трубки узлов
ввода и вывода воды подключены к выполненным полыми с отверстиями короткозагжнутым кольцам ротора.
Полезная модель поясняется рисунками, на которых: фиг. 1 - принципиальная электрическая схема регулируемого асинхронного электропривода для механизмов с вентиляторной характеристикой нагрузки, фиг. 2 асинхронный двигатель с короткозамкнутьм ротором.
Регулируемый асинхронный электропривод содержит (фиг. 1) асинхронный двигатель 1 с короткозамкнутым ротором 2. полупроводниковый преобразователь 3 напряжения, например, тиристорный регулятор напряжения, датчик 4 давления, при этом обмотки 5 статора асинхронного двигателя 1 соединены с силовым блоком 6 полупроводникового преобразователя 3 напряжения, а датчик 4 давления соединен с блоком 7 управления полупроводникового преобразователя 3 напряжения, который включает также источник 8 питания. Регулируемый асинхронный электропривод содержит также вентиляторы 9 (фиг. 2 ), установленные на асинхронном двигателе
I,и электромагнитный клапан 10, электрически соединенные с обмотками 5 статора (см. фиг. 1 и 2). Асинхронный двигатель 1 с короткозамкнутым ротором 2 (см.фиг. 2) содержит стержни И, например, прямоугольного сечения, образующие короткозамкнутую обмотку, выполненные , со сквозным внутренним каналом 12 для прохода охлаждающей воды (на фиг. 2 показана стрелкой), уложенные в пазы (на рис. не показаны) короткозамкнутого ротора 2, узел ввода воды в стержни 11, включающий последовательно соединенные камеру 13, на входе которой установлен электромагнитный клапан 10, трубчатый коллектор 14, соединительные трубки 15, подключае№1е к полому короткозамкнутому кольцу 16 ротора 2, соединенному со входом в каждый стержень 11, выход которых подключен к полому короткозагжнутому кольцу 17 ротора 2, и узел вывода воды из стержней меру 20 с отверстиями 21, неподвижную камеру 22 с уплотнителями 23, отводящую трубку 24,  при этом соединительные трубки18 подключены к полому короткозамкнутому кольцу 17 (на фиг. 2 показаны только одна соединительная трубка 15, один стержень И, одна соединительная трубка 18). Асинхронный двигатель 1 рассчитан на продолжительный режим работы при питании от полупроводникового преобразователя 3 напряжения переменного тока частотой 50 Гц. Асинхронный двигатель 1 выполнен с существенно высоким критическим скольжением Зк  0,3 - 1,0, благодаря чему обеспечивается необходимый диапазон регулирования: SK - -/где / - синхронная скорость двигателя; / - нижняя граница диапазона регулирования; I) - относительная частота вращения, соответствующая диапазону регулирования  - т) Например, если Зк  О, 5, то   О, 5 и j75 2. При этом обеспечивается устойчивая работа асинхронного двигателя 1 при скольжении ниже критического и допустимый ток статора. Увеличение критического скольжения может быть обеспечено за счет: применения для стержней 11 ротора 2 асинхронного двигателя 1 материала с повышенным удельным электрическим сопротивлением (например, латуни с - 2 0,11 X 10 Ом. , нержавеющей стали марки 1 X 18Н9Т о  0,65 х 10  г Ом. мм /м вместо алюминияjO  0,0282 х 10 Ом.мм /м или меди с J  0,0175 X .MMVM);
низм 25, например, вентилятор нагнетательного воздухопровода 26 котла ТЭЦ.
Электропривод работает следующем образом.
При включении выключателя 27 постепенно плавно начинает разгоняться асинхронный двигатель 1. При увеличении частоты его вращения возрастает момент сопротивления исполнительного механизма 25; в определенной точке напорно-расходной характеристики этот момент сравнивается с моментом, развиваемым асинхронным двигателем 1, и устанавливается динамическое равновесие. Датчик 4 давления по мере увеличения частоты вращения формирует сигналы на увеличение напряжения на выходе полупроводникового преобразователя 3 напряжения, поступающие на блок 7 управления. Тогда момент асинхронного двигателя 1 превысит момент сопротиления и частота вращения короткозамкнутого ротора 2 будет увеличиваться вплоть до достижения нового уровня динамического равновесия, точка которого характеризуется возросшими (по мере увеличения частоты вращения асинхронного двигателя 1) моментом сопротивления исполнительного механизма 25. Пуск завершается при выходе на рабочую точку характеристики, соответствующую исходному режиму.
При уменьшении расхода нагнетаемого воздуха давление в нагнетательном воздухопроводе 26 падает, о чем сигнализирует датчик 4 давле,ния. Сигнал от датчика 4 давления с электрическим линейным выходом поступает в блок 7 управления, где, в свою очередь, формируется сигнал управления тиристорами силового блока 6 на уменьшение напряжения на выходе полупроводникового преобразователя 3 напряжения, подключенного к статорной обмотке 5 асинхронного двигателя 1; частота его вращения падает и электропривод переходит на новую точку рабочей характеристики, при которой развиваемый электроприводом момент динамически уравновешивает снизившийся момент сопротивления испытательного механизма 25.
При включении выключателя 27 одновременно срабатывает электромагнитный клапан 10, открывая доступ охлаждающей воды в  13, через отверстия 28 и 29 трубчатого коллектора 14, соединительные трубки 15, через отверстия 30 и 31 полого короткозамкнутого кольца 16 в стержни 11 короткозамкнутого ротора 2, а затем через отверстия 32 и 33 полого короткозагжнутого кольца 17, соединительные трубки 18, через отверстия 34 и 35 коллектора 19, вращающуюся камеру 20 с отверстиями 21, неподвижную камеру 22 в отводящую трубку 24.
Безнапорное движение воды в короткозамкнутом роторе 2 осуществляется под действием центробежного эффекта во время его вращения. Для созданияцентробежного эффекта диаметр dl коллектора 19 должен быть больше, чем диаметр d2 полого короткозамкнутого кольца 17 на 2-10%, т;е. dl  1,02 т 1,10 d2.  Благодаря интенсивному отводу тепла предлагаемый регулируемый асинхронный электропривод может быть использован для регулирования частоты вращения высоковольтного или низковольтного асинхронного электродвигателя, используемого для привода механизмов с ограниченным диапазоном регулирования, например, в насосных станциях водоснабжения и канализации, сетевых насосах квартальных тепловых станций, мелиоративных насосных станциях, дутьевых вентиляторах котельных и т.п.
Областью рационального применения предлагаемого электропривода являются механизмы с вентиляторным характером нагрузки без ограничения их мощности и питающего напряжения (все виды центробежных насосов и вентиляторов), для которых характерно интенсивное снижение потребляемой мощности при снижении частоты вращения ротора (приблизительно момент зависит от частоты в квадрате, а мощность - в третьей степени), при относительной малогабаритности комплекта электрооборудования. Последнее условие, которому в настоящее время не отвечает ни один из типов
частотно-регулируемых электроприводов, имеет первостепенное значение в случае использования регулируемого электропривода при модернизации существующих систем (нерегулируемых или с механическим регулированием), когда в машинных залах практически отсутствует место для размещения дополнительного электрооборудования.
список ЛИТЕРАТУРЫ
1.Браславский И.Я. Асинхронный полупроводниковый электропривод
с параметрическим управлением.-М.: Энергоатомиздат, 1988-224 с. (стр. 6-10).
2.Радин В.Н., Брускин Д.Э.. Зорохович А.Е. Электрические машины: Асинхронные машины. М.Высшая школа. 1988-328 с (стр. 299-300).
3.Авт. свид. N 1410259. БИ N 26. 1988.
4.Мощные регулируемые электроприводы с питанием переменным током через преобразователь частоты. - Каталог фирмы ABB Drives.1992. 32 с.
5.Полезная модель Российской Федерации N 1938. Бюл. N 3. 1996 г.