Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 10-01-2025

CASCADESCHAKELING

betekenis & definitie

(Fr.: couplage en cascade; Du.: Kaskadenschaltung; Eng.: cascade connection), bij elektrische machines elke schakeling waarin zij zodanig elektrisch en meestal ook mechanisch zijn verbonden, dat zij samen de gewenste energieomzetting tot stand brengen, dit in tegenstelling tot de schakelingen waarin de ene machine fungeert als voedingsbron voor de andere. Gebruikelijk is o.a. de cascadeschakeling van twee asynchrone machines met als doel een aandrijving voor verschillende rotatiesnelheden te creëren.

De statorwikkeling van één der asynchrone machines, de cascademotor (uitgevoerd als kortsluit- of als sleepringankermotor) is aangesloten op de sleepringen van een andere asynchrone machine, de hoofdmotor. De beide machines zijn tevens mechanisch gekoppeld (zie afb.). Er zijn met deze schakeling drie nullasttoerentallen mogelijk:

n0h = f/ph als alleen de hoofdmachine,

n 0c = f/apc als alleen de cascademotor en

n0h+c = f/(ph + apc) als beide machines aan het net zijn aangesloten;

hierin zijn 2ph en 2pc de aantallen polen van resp. de hoofdmachine en de cascademotor, ƒ is de frequentie van het net en a de overbrengingsverhouding. De snelheden bij belasting liggen enkele procenten lager. Een aandrijving met deze eigenschappen kan men in principe ook verwezenlijken met poolomschakelbare machines.

Een andere cascadeschakeling is die van een asynchrone machine en een commutatormachine, al of niet met een hulpmachine. Het doel ervan kan zijn het vermogen of het toerental te regelen, dan wel de arbeidsfactor te verbeteren.

De spanning die men meet aan de open sleepringen van een sleepringankermachine is evenredig met het verschil van de hoeksnelheid ω waarmee de rotor en de hoeksnelheid ω0 waarmee het patroon van het magnetisch veld in de luchtspleet ten opzichte van stator ronddraait, welk verschil wordt uitgedrukt door de slip

s = (ω0ω)0. De frequentie van deze spanning is sƒ; de amplitude Ur = sUr0 , als Ur0 de spanning aan de sleepringen is als de machine stil staat. Sluit men op de sleepringen een spanning Ur aan met frequentie ƒr , zodanig, dat

Ur/Ur0 = ƒr/ƒ = s, dan mag in de rotorwikkeling van de onbelaste machine geen stroom lopen. De machine gaat draaien met een slip s, waarbij de rotorwikkelingspanning en de uitwendig aangelegde spanning elkaar opheffen. In het bedrijfsgebied bedraagt de hoeksnelheid dan ca. (1 − s)ω0. Men kan de bekrachtigingsenergie in plaats van via de netaansluiting van de stator toevoeren via de rotor en zo de arbeidsfactor verbeteren, door op de sleepringen een spanning aan te sluiten met de juiste frequentie en de juiste fase. Daar bij deze schakelingen de regelspanning op de sleepringen altijd de frequentie sƒ moet hebben, bij iedere waarde van s, zijn zij alleen te realiseren met commutatormachines. (Tevens zie Scherbiusmachine).

Verder zijn er cascadeschakelingen ter omzetting van elektrische energie in zulke van een ander karakter (bijv. gelijkstroomwisselstroom). Men gebruikt daartoe echter vaker aggregaten bestaand uit een motor en een generator.

< >