ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 1997 года по МПК H02P7/36 H02K17/30 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электропривода переменного тока.

Известен электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный двигатель, одна статорная обмотка которого подключена через контакт к питающей сети, а каждая из двух других подключена к питающей сети через контакт и резистор, и эти обмотки подключены к выходу выпрямителя, включенного в цепь ротора. Пониженная скорость двигателя получается за счет наложения двигательного режима и режима динамического торможения с самовозбуждением [1]
Недостатками известного устройства являются сложность и малая надежность из-за большого количества элементов схемы.

Наиболее близким к предлагаемому является электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель, одна статорная обмотка которого подключается к сети через контакт, а две другие через контакты и конденсаторы. Эти две обмотки питаются также от выпрямителя, включенного в цепь ротора, а для возбуждения динамического торможения использованы диод, резистор и тиристор с системой включения. Пониженная скорость двигателя получается за счет наложения двигательного режима и режима динамического торможения с самовозбуждением [2]
Недостатками этого устройства являются сложность и малая надежность из-за большого количества элементов схемы.

Предлагаемый электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель и девять конденсаторов, шесть из которых соединены последовательно в кольцо, а еще три конденсатора соединены в треугольник и подключены к выводам обмотки статора двигателя. В кольцевой схеме вывод от точки соединения первого и второго конденсаторов подключен к одной фазе питающей сети, вывод от точки соединения второго и третьего конденсаторов подключен к одному выводу обмотки статора двигателя, вывод от точки соединения третьего и четвертого конденсаторов подключен к втоpой фазе питающей сети, вывод от точки соединения четвертого и пятого конденсаторов подключен к второму выводу обмотки статора, вывод от точки соединения пятого и шестого конденсаторов подключен к третьей фазе питающей сети, а вывод от точки соединения шестого и первого конденсаторов подключен к третьему выводу обмотки статора двигателя.

Обмотка статора подключена к питающей сети через шесть соединенных в кольцо конденсаторов, поэтому по обмотке статора протекает ток, имеющий частоту питающей сети, при этом создается двигательный момент. Параллельно обмотке статора двигателя подключены еще три конденсатора, соединенные треугольником. Эти три конденсатора вместе с конденсаторами кольцевой схемы создают с обмоткой двигателя колебательный контур. Возникающие в этом контуре колебания тока создают тормозной момент двигателя. В результате ток статора имеет две составляющие: высокочастотную создающую двигательный момент, и низкочастотную создающую тормозной момент. Двигатель имеет результирующую механическую характеристику с пониженной скоростью. Электропривод имеет простую конструкцию и высокую надежность.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства; на фиг.2 - экспериментальные механические характеристики.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1, трехфазная обмотка статора которого имеет выводы 2-4 для подключения к источнику питания, девять конденсаторов 5-13, шесть из которых 5-10 соединены последовательно в кольцо, а три конденсатора 11-13 соединены в треугольник. Точка соединения 14 конденсаторов 5 и 6 подключена к одной фазе питающей сети, точка соединения 15 конденсаторов 6 и 7 подключена к выводу 2 обмотки статора двигателя 1, точка соединения 16 конденсаторов 7 и 8 подключена к другой фазе питающей сети, точка соединения 17 конденсаторов 8 и 9 к выводу 3 обмотки статора двигателя 1, точка соединения 18 конденсаторов 9 и 10 подключена к третьей фазе питающей сети, точка соединения 19 конденсаторов 10 и 5 подключена к выводу 4 обмотки статора двигателя 1. Точка соединения 20 конденсаторов 11 и 12 подключена к выводу 2 обмотки статора двигателя 1, точка соединения 21 конденсаторов 12 и 13 подключена к выводу 3 обмотки статора двигателя 1, точка соединения 22 конденсаторов 13 и 11 подключена к выводу 4 обмотки статора двигателя 1.

Электропривод работает следующим образом.

Напряжение питающей сети подведено к точкам 14, 16, 18 кольцевой схемы конденсаторов 5-10. Обмотки статора двигателя, подключенные к точкам 15, 17, 19, будут питаться напряжением, имеющим ту же частоту, но меньшую амплитуду, чем напряжение питающей сети, что вызвано падением напряжения на конденсаторах при пpотекании через них тока. В первый момент пуска при неподвижном роторе частота его тока равна частоте тока статора, а по мере разгона двигателя частота тока ротора уменьшается. К выводам 2-4 обмотки статора двигателя подключены еще конденсаторы 11-13, соединенные в треугольник. Таким образом, к выводам 2 и 4 обмотки статора двигателя подключен конденсатор 11 и параллельно ему два последовательно соединенные конденсаторы 5 и 6, к выводам 2 и 3 обмотки статора подключен конденсатор 12 и параллельно ему последовательно соединенные конденсаторы 7 и 8, к выводам 3 и 4 обмотки статора подключен конденсатор 13 и параллельно ему два последовательно соединенные конденсаторы 9 и 10. Конденсаторы образуют с обмотками двигателя колебательный контур, собственная частота резонанса которого зависит от индуктивности обмоток двигателя и емкости конденсаторов. По мере разгона ротора двигателя частота тока ротора уменьшается, и когда эта частота становится близкой к собственной частоте резонанса колебательного контура, он возбуждается. Возникает режим конденсаторного торможения двигателя. При этом двигатель продолжает получать питание из сети через кольцевую конденсаторную схему. Результирующий магнитный поток двигателя имеет две составляющие: первая составляющая имеет частоту питающей сети, вращается в одну сторону, создавая двигательный момент, в эту же сторону вращается и ротор двигателя; другая составляющая обусловлена процессом конденсаторного торможения двигателя, имеет более низкую частоту и вращается в противоположном направлении, создавая тормозной момент.

Экспериментальная механическая характеристика электропривода показана на фиг. 2 сплошной линией 1, пунктирной линией 2 показана механическая характеристика, создаваемая первой (двигательной) составляющей магнитного потока, а линией 3 механическая характеристика, создаваемая второй (тормозной) составляющей магнитного потока. От момента пуска (точка А) до точки Б колебательный контур не возбуждается и результирующая механическая характеристика 1 совпадает с характеристикой 2. После достижения ротором двигателя скорости, соответствующей точке Б, колебательный контур возбуждается, результирующая механическая характеристика 1 является суммой характеристик 2 и 3. Изменяя емкость конденсаторов, можно регулировать частоту резонанса колебательного контура, т.е. положение точки Б на линии 1. При увеличении емкости конденсаторов установившаяся скорость двигателя снижается.

При необходимости работы двигателя с номинальной скоростью на естественной механической характеристике обмотки 2-4 статора отключают от кольцевой конденсаторной схемы и подключают к питающей сети. Электропривод имеет простую конструкцию, надежен, обеспечивает регулирование скорости вниз от основной в диапазоне до 5:1.

Использование: для управления двигателем переменного тока. Сущность: электропривод содержит асинхронный двигатель 1 и конденсаторы 5-13. Конденсаторы 5-10 соединены последовательно в кольцевую схему, а конденсаторы 11-13 - в треугольник и подключены к обмотке статора двигателя. В кольцевой схеме точка соединения конденсатора подключена к фазам питающей сети, к обмотке статора двигателя. Выводы треугольника конденсаторов соединены с обмотками статора. Изобретение позволяет упростить конструкцию и повысить надежность электропривода. 2 ил.

Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель и конденсаторы, подключенные к обмоткам статора двигателя, отличающийся тем, что шесть конденсаторов соединены последовательно в кольцо первый с вторым, второй с третьим, третий с четвертым, четвертый с пятым, пятый с шестым, шестой с первым, а еще три конденсатора седьмой, восьмой и девятый - соединены в треугольник, выводы от точек соединения конденсаторов треугольника подключены к трем выводам обмоток статора двигателя, а в кольцевой схеме соединения конденсаторов вывод от точки соединения первого и второго конденсаторов подключен к одной фазе питающей сети, вывод от точки соединения второго и третьего конденсаторов к первому выводу обмотки статора, вывод от точки соединения третьего и четвертого конденсаторов к второй фазе питающей сети, вывод от точки соединения четвертого и пятого конденсаторов к второму выводу обмотки статора двигателя, вывод от точки соединения пятого и шестого конденсаторов к третьей фазе питающей сети, вывод от точки соединения шестого и первого конденсаторов к третьему выводу обмотки статора двигателя.