ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 1997 года по МПК H02P3/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронным электродвигателями с любым числом фаз.

Известно устройство для управления трехфазным асинхронным электродвигателем, содержащее трехфазный мостовой выпрямитель, к входу которого присоединены концы обмоток статора, начала которых подключены к трехфазной сети, последовательно соединенные тиристор, токоограничивающий резистор и вторичную обмотку трансформатора, подключенные к выходу выпрямителя, блок запирания тиристоров, подключенный к первичной обмотке трансформатора (Мейстель А.М. и др. Комплексные тиристорные устройства для управления асинхронным электроприводом. М. Энергия, 1971, с.71-72, 110-111).

Недостатками устройства являются необходимость дополнительного источника постоянного тока для управления торможением двигателя и невозможность получения пониженной стабильной скорости.

Известен также электропривод переменного тока, являющийся прототипом предлагаемого изобретения (а.с. СССР N 917271, Н 02 K 4/025).

Устройство содержит m-фазный асинхронный двигатель, обмотку управления, управляемый источник постоянного тока и сложный подвижный элемент -ротор, состоящий из трех слоев.

В данном устройстве управление скоростью осуществляется путем регулирования постоянного тока в обмотке управления. При этом за счет подмагничивания постоянным током изменяются характеристики эквивалентного сопротивления подвижного элемента ротора. Электропривод позволяет изменять скорость в широких пределах по произвольному закону.

Недостатками данного устройства являются необходимость управляемого источника постоянного тока и сложность конструкции ротора, что приводит к общему усложнению конструкции электропривода. Кроме того, данная конструкция наиболее просто реализуема в электроприводах с линейными асинхронными двигателями, что сокращает область его применения.

Задачей изобретения является создание электропривода переменного тока, имеющего более простую конструкцию и более широкую область применения.

Это достигается тем, что в электропривод переменного тока, содержащий m-фазный асинхронный двигатель и обмотку управления, введены трехполюсный управляемый элемент и вторая обмотка управления, обмотки управления соединены одними своими зажимами в общую точку и присоединены к первому полюсу управляемого элемента, к второму и третьему полюсу которого присоединены соответственно другие зажимы обмоток управления.

Трехполюсный управляемый элемент может содержать управляемый ключ и два диода, объединенные к одному из выводов управляемого ключа, второй вывод которого образует первый полюс управляемого элемента, вторым и третьим полюсом которого являются соответственно другие электроды диодов.

Также трехполюсный управляемый элемент может содержать два управляемых ключа односторонней проводимости, соединенные встречно одними своими выводами в общую точку, образующую первый полюс управляемого элемента, вторым и третьим полюсом которого являются соответственно другие выводы управляемых ключей.

На фиг.1 и 2 приведены варианты схемы электропривода переменного тока с асинхронным двигателем, например, в трехфазном исполнении.

Электропривод (фиг.1 и 2) содержит асинхронный двигатель с фазными обмотками 1,2,3, обмотками управления 4 и 5 и трехполюсный управляемый элемент (ТПУЭ) 6.

Управляемые обмотки 4 и 5 одними своими зажимами объединены в общую точку, которая, а также два других зажима управляемых обмоток служат для подключения к ТПУЭ.

Трехполюсный управляемый элемент 6 (фиг.1) может содержать управляемый ключ 7 и два диода 8 и 9. Диоды объединены одноименными электродами (например, катодами) в общую точку, которая присоединена к одному из выводов управляемого ключа 7, второй вывод которого является первым полюсом ТПУЭ и присоединен к общей точке обмоток управления 4 и 5. Другие электроды диодов 8 и 9 являются соответственно вторым и третьим полюсом ТПКЭ и присоединены соответственно к другим зажимам обмоток управления 4 и 5.

Также трехполюсный управляемый элемент (фиг.2) может содержать два управляемых ключа односторонней проводимости (например, транзистора) 10 и 11, которые соединены встречно (эммиторами) в общую точку, которая является первым полюсом ТПУЭ и присоединена к общей точке обмоток управления 4 и 5, другие выводы управляемых ключей 10 и 11 (коллекторы) являются соответственно вторым и третьим полюсами ТПУЭ и присоединены соответственно к другим зажимам обмоток управления 4 и 5.

Электропривод (фиг.1) работает следующим образом.

Если фазные обмотки двигателя подключены к сети, то их магнитный поток наводит ЭДС в обмотках управления. При разомкнутом ключе 7 встречное включение диодов 8 и 9 эквивалентно разрыву и ток через обмотки управления не протекает. Двигатель работает в установившемся режиме с номинальной скоростью. Если ключ 7 замкнуть, то через обмотки управления будет протекать однонаправленный пульсирующий ток, обусловленный трансформаторной ЭДС. Постоянная составляющая тока обмоток управления создает момент динамического торможения, что приводит к снижению скорости вращения ротора. При встречном включении обмоток управления их намагничивающие силы будут суммироваться и эффективность торможения будет максимальной, а пониженная скорость минимальной, Если ввести соответствующий закон управления ключом 7, то скорость можно регулировать в диапазоне от номинальной до минимальной.

Аналогично работает электропривод при выполнении ТПУЭ в соответствии с фиг.2. При разомкнутых ключах 10 и 11 двигатель работает в номинальном режиме. Если ключи 10 и 11 замкнуты, то создается тормозной режим, как в приводе по фиг.1. Но здесь создается дополнительная возможность получения нескольких пониженных скоростей при поочередном замыкании ключей 10 и 11 и различном соотношении намагничивающих сил обмоток управления 4 и 5.

Таким образом, режим динамического торможения в предлагаемом электроприводе реализуется без изменения конструкции подвижного элемента двигателя ротора, без использования дополнительного источника постоянного тока простыми аппаратными средствами при минимальном числе силовых управляющих элементов, что существенно упрощает конструкцию электропривода.

Возможность получения одного или нескольких значений устойчивой пониженной скорости, простота регулирования скоростей, отсутствие конструктивных ограничений на тип двигателя (линейный или вращающийся) привод к расширению области применения предлагаемого электропривода.

Использование: для управления асинхронными электродвигателями с любым числом фаз. Сущность изобретения: в электропривод переменного тока введены трехполюсный управляемый элемент 6 и обмотка управления 5, соединенная с обмоткой управления 4 асинхронного двигателя. Общая точка обмоток управления 4,5 соединена с первым полюсом управляемого элемента 6, второй и третий полюсы которого соединены с выводами обмоток управления 4,5. В результате упрощается конструкция и расширяется область применения, так как может быть использован как в линейных, так и во вращающихся приводах. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электропривод переменного тока, содержащий m-фазный асинхронный двигатель и обмотку управления, отличающийся тем, что в него введены трехполюсный управляемый элемент и вторая обмотка управления, обмотки управления соединены одними своими зажимами в общую точку и присоединены к первому полюсу управляемого элемента, ко второму и третьему полюсам которого присоединены соответственно другие зажимы обмотки управления. 2. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что трехполюсный управляемый элемент содержит управляемый ключ и два диода, объединенные одноименными электродами в общую точку и присоединенные к одному из выводов управляемого ключа, второй вывод которого образует первый полюс управляемого элемента, вторым и третьим полюсами которого являются соответственно другие электроды диодов. 3. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что трехполюсный управляемый элемент содержит два управляемых ключа односторонней проводимости, соединенные встречно одними своими выводами в общую точку, образующую первый полюс управляемого элемента, вторым и третьим полюсами которого являются соответственно другие выводы управляемых ключей.