ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 1997 года по МПК H02P1/42 H02P3/18 H02P5/40 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов, в частности, в реверсивных электроприводах при наличии однофазной сети.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в расширении функциональных возможностей.

Известно устройство для пуска трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее блок измерения напряжения обратной последовательности, рабочий конденсатор и пусковой конденсатор, подключенный параллельно рабочему через коммутационный элемент, который выполнен управляемым [1] Недостатком этого аналога можно считать узкие функциональные возможности в связи с отсутствием возможности реверсивного управления асинхронным двигателем, малая надежность при пробое конденсаторной фазы обмотки электродвигателя.

Известно также устройство для пуска асинхронного электродвигателя, обмотка которого соединена в треугольник, содержащее два коммутационных ключа для обеспечения реверса и конденсатор [2]
Недостатком этого аналога является наличие двух коммутационных ключей, что усложняет конструкцию и создает опасность межфазного короткого замыкания при несогласованной работе ключей и отсутствие пускового конденсатора.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа электропривод, содержащий трехфазный асинхронный двигатель, конденсатор, два силовых коммутационных элемента, одни выводы которых снабжены зажимами для подключения к фазе и нулю источника питания. Другие выводы силовых коммутационных элементов соединены соответственно с началами первой и второй фаз обмотки двигателя, причем начало третьей обмотки двигателя соединено с началом второй фазы. Конец третьей фазы соединен с одним выводом конденсатора, другой вывод которого соединен с концом второй фазы [3]
У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки трехфазный асинхронный двигатель, конденсатор, два силовых коммутационных элемента, одним выводы которых снабжены зажимами для подключения к фазе и нулю источника питания, другие выводы силовых коммутационных элементов соединены соответственно с началами первой и второй фаз обмотки двигателя, причем начало третьей фазы обмотки двигателя соединено с началом второй фазы, конец третьей фазы соединен с одним выводом конденсатора, другой вывод которого соединен с концом второй фазы.

Недостатком прототипа являются низкие функциональные возможности.

Указанные недостатки объясняются малым пусковым моментом, что вызвано отсутствием пускового конденсатора, невозможностью реверса, отсутствием тормозного режима и узким диапазоном регулирования частоты вращения. Последнее возможно только изменением момента нагрузки (5 10% от номинального режима).

Цель изобретения расширение функциональных возможностей.

Для достижения поставленной цели заявляемое изобретение электропривод содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной связанной с целью изобретения задачи трехфазный асинхронный двигатель, конденсатор, два силовых коммутационных элемента, одни выводы которых снабжены зажимами для подключения к фазе и нулю источника питания, другие выводы силовых коммутационных элементов соединены соответственно с началами первой и второй фаз обмотки двигателя, причем начало третьей фазы соединен с началом второй фазы, конец третьей фазы соединен с одним выводом конденсатора, другой вывод которого соединен с концом второй фазы. Электропривод снабжен вторым конденсатором вывод которого соединен с концом третьей фазы, а другой вывод с первым выводом третьего коммутационного элемента с блоком управления, второй вывод которого соединен с концом первой фазы, а между концами первой и второй фаз подключен четвертый коммутационный элемент с блоком управления.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки электропривод снабжен вторым конденсатором, один вывод которого соединен с концом третьей фазы, а другой вывод с первым выводом третьего коммутационного элемента с блоком управления, второй вывод которого соединен с концом первой фазы, а между концами первой второй фаз подключен четвертый коммутационный элемент с блоком управления.

Перечисленные выше отличительные признаки вместе со сходными признаками прототипа повышают пусковые показатели привода, обеспечивают реверс и торможение, расширяют диапазон регулирования скорости.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь наличие второго конденсатора один вывод которого соединен с концом третьей фазы, а другой вывод с первым выводом третьего коммутационного элемента обеспечивает улучшенные пусковые свойства электропривода; четвертый коммутационный элемент, подключенный между концами первой и второй фаз и третий коммутационный элемент, один вывод которого подключен к концу первой фазы, а другой к одному из выводов конденсатора обеспечивают реверс двигателя, торможение и регулирование частоты вращения.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения неизвестна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанные влияние на получаемый технический результат новое свойство объекта совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть использована в электроприводах общепромышленных механизмов, с получением технического результата заключающегося в применении в схеме второго конденсатора, один вывод которого соединен с концом третьей фазы, а другой вывод с концом третьего коммутационного элемента с блоком управления, второй вывод которого соединен с концом первой фазы а между концами первой и второй фаз подключен четвертый коммутационный элемент с блоком управления, обеспечивающих достижение поставленной цели расширение функциональных возможностей привода, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

На чертеже представлена схема устройства.

Заявляемый согласно формулы изобретения электропривод содержит трехфазный асинхронный электродвигатель, конденсатор 1, два силовых коммутационных элемента 2 и 3 одни выводы которых снабжены зажимами для подключения к фазе и нулю источника питания, другие выводы силовых коммутационных элементов 2 и 3 соединены соответственно с началами первой и второй фаз 4 и 5 обмотки электродвигателя. Начало третьей фазы 6 обмотки электродвигателя соединено с началом второй фазы 5. Конец третьей фазы 6 соединен с одним выводом конденсатора 1, другой вывод которого соединен с концом второй фазы 5. Второй конденсатор 7, один вывод которого соединен с концом третьей фазы 6, а другой вывод с первым выводом третьего коммутационного элемента 8 с блоком управления 9, второй вывод которого соединен с концом первой фазы 4. Между концами первой и второй фаз подключен четвертый коммутационный элемент 10 с блоком управления 11.

Коммутационные элементы 8 и 10 выполнены на базе симисторов с блоками управления 9 и 11 предназначенных для регулирования угла открытия симисторов 8 и 10. Конденсатор 7 целесообразно взять в 2 3 раза больше, чем емкость конденсатора 1.

Электропривод работает следующим образом.

При разомкнутых коммутационных элементах 2 и 3 двигатель отключен от сети и неподвижен. Для запуска двигателя замыкают силовые коммутационные элементы 2 и 3, симисторы 8 и 10 при этом открыты, то есть углы открытия их максимальны, что соответствует режиму замкнутых ключей. Конденсаторы 1 и 7 в этом случае соединены параллельно между собой и последовательно с обмоткой 6 выполняя роль фазосдвигающих элементов, при этом конденсатор 1 выполняет функции рабочего конденсатора, конденсатор 7 пускового конденсатора, емкость которого в 2 3 раза больше рабочего. По мере разгона двигателя блоком управления 9 закрывают симисторы 8, что соответствует отключению пускового конденсатора 7 и двигатель выходит на номинальный режим. Таким образом, конденсатор 7 в прямом направлении вращении позволяет повысить пусковой момент. Для реверса блоком 9 открывают симистор 8, а блоком 11 закрывают симистор 10, в этом случае рабочий конденсатор 1 оказывается включенным последовательно обмотке 5, что соответствует изменению порядка чередования фаз двигателя, вращающий момент меняет свое направление вызывая торможение противовключением, а затем, при необходимости, реверс двигателя. При этом конденсатор 7 оказывается включенным последовательно с обмоткой 4, повышая коэффициент мощности всего двигателя. Изменяя блоком управления 11 угол открытия симистора 10 можно регулировать частоту вращения двигателя как в прямом так и в обратном направлении вращения, что расширяет функциональные возможности электропривода.

Кроме того, предлагаемое устройство сохраняет преимущества прототипа - высокую надежность электропривода за счет снижения тока короткого замыкания при пробое конденсаторной обмотки двигателя, так как все конденсаторы отделены от обмотками от сети, то есть подключены к концам обмоток в нулевой точке звезды.

Как показали испытания электропривода с асинхронными двигателям разной мощности, заявляемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении прототипом обладает следующими преимуществами: более высокий пусковой момент, обеспечение реверса и торможение противовключенем, широкий диапазон регулирования частоты вращения при сохранении высокой надежности.

Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Использование: в электроприводах общепромышленных механизмов, в частности, в электроприводах подачи ленточных заготовок в пресс. Сущность: электропривод содержит трехфазный асинхронный двигатель, конденсатор, два силовых коммутационных элемента, одни выводы которых снабжены зажимами для подключения к фазе и нулю источника питания, другие выводы силовых коммутационных элементов соединены соответственно с началами первой и второй фаз обмотки двигателя, начало третьей фазы обмотки двигателя соединено с началом второй фазы, конец третьей фазы соединен с одним выводом конденсатора, другой вывод которого соединен с концом второй фазы, второй конденсатор, включенный между концами третьей и первой обмоток, кроме того между концами первой и второй обмоток включен коммутационный элемент, а также включен коммутационный элемент в цепи второго конденсатора, что позволяет расширить функциональные возможности электропривода. 1 ил.

Электропривод, содержащий трехфазный асинхронный двигатель, конденсатор, два силовых коммутационных элемента, одни выводы которых снабжены зажимами для подключения к фазе и нулю источника питания, другие выводы силовых коммутационных элементов соединены соответственно с началами первой и второй фаз обмотки двигателя, причем начало третьей фазы обмотки двигателя соединено с началом второй фазы, конец третьей фазы соединен с одним выводом конденсатора, другой вывод которого соединен с концом второй фазы, отличающийся тем, что электропривод снабжен вторым конденсатором, один вывод которого соединен с концом третьей фазы, а другой вывод с первым выводом третьего коммутационного элемента с блоком управления, второй вывод которого соединен с концом первой фазы, а между концами первой и второй фаз подключен четвертый коммутационный элемент с блоком управления.