ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 1998 года по МПК H02P5/40 H02K17/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокоскоростных электроприводах переменного тока.

Известны устройства высокоскоростных асинхронных электроприводов, позволяющие получить вращение 6000 об/мин, с использованием выпрямительных мостов в цепи питания статора (см. авт. св. СССР N 687539 кл, H 02 K 17/30, 1979).

Эти конструкции неэффективны для получения более высоких частот вращения, т.к. резко снижается полезная переменная составляющая увеличенной частоты и увеличивается сопутствующая ненужная постоянная составляющая напряжения выпрямительного моста.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению и принятым авторами за прототип является электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две обмотки, первая из которых в звезду и выводами через первую, вторую и третью пары соответственно встречно-параллельно включенных тиристоров подключена к фазам источника питания, с которыми соединены одни выводы второй обмотки электродвигателя, четвертую, пятую и шестую пары встречно-параллельно включенных тиристоров, при этом, в каждом пазу магнитопровода статора расположены все фазы одной из обмоток, при этом оси обмоток сдвинуты друг относительно друга на девяносто электрических градусов, другие выводы второй обмотки соответственно через четвертую, пятую и шестую пары встречно-параллельно включенных тиристоров подключены к соответствующим фазам источника питания, а первая из указанных обмоток снабжена выводом для подключения к нулю источника питания. (См. авт. св. N 1494187, кл. H 02 P 5/40).

Недостатками данного изобретения являются сложность конструкции и низкий коэффициент мощности.

Целью изобретения - упрощение конструкции и повышение коэффициента мощности.

Поставленная цель достигается тем, что электропривод переменного тока содержит электродвигатель с расположенными в пазах магнитопровода статора обмотками, которые через пары встречно-параллельно включенных тиристоров подключены к фазам источника питания, при этом, обмотки выполнены виде двух пар, каждая из обмоток соединена последовательно с парой встречно-параллельно соединенных запираемых тиристоров, при этом обмотки в каждой паре включены встречно-параллельно, причем одна пара обмоток расположена в одних и тех же пазах, другая пара обмоток расположена в других пазах, при этом оси пар обмоток сдвинуты друг относительно друга на девяносто электрических градусов, причем первая пара обмоток подключена к фазному, а вторая к линейному напряжению, сдвинутому относительно фазного на девяносто электрических градусов.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемого электропривода; на фиг. 2 - схема, поясняющая расположение обмоток электродвигателя; на фиг. 3 - диаграммы напряжений в цепях электропривода.

Электропривод переменного тока фиг. 1 содержит электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого находятся четыре обмотки 1, 2, 3 и 4 в виде двух пар обмоток. Обмотки 1, 2 одной пары расположены в одних и тех же пазах, последовательно к каждой подключены встречно-параллельно соединенные запираемые тиристоры 5, 6 и 7, 8. Обмотки 1, 2 соединены между собой встречно-параллельно и подключены к фазному напряжению трехфазного источника питания. Числа витков обмоток 1, 2 различны. Таким же образом соединены обмотки 3, 4 второй пары с запираемыми тиристорами 9, 10 и 11, 12. Обмотки 3, 4 расположены в одних и тех же пазах. Ось обмоток 1, 2 сдвинута на девяносто электрических градусов относительно обмоток 3, 4 (фиг. 2). Обмотки 3, 4 подключены к линейному напряжению источника питания, сдвинутому на девяносто электрических градусов относительно фазного напряжения, питающего обмотки 1, 2. Например, фазное напряжение A O и линейное B C. Числа витков обмоток 3, 4 в 1,73 раза больше, чем у обмоток 1, 2 соответственно (фиг. 3).

Электропривод работает следующим образом.

На управляющий электрод тиристора 5, в начале промежутка времени t1 (фиг. 3), подается отпирающий импульс управления. В течение промежутка времени t1, т.е. первой трети положительного полупериода фазного напряжения UA, через обмотку 1 течет ток. В конце промежутка t1, на управляющий электрод тиристора 5 подается запирающий импульс, тиристор 5 закрывается. В начале промежутка t2 отпирающий импульс подается на управляющий электрод тиристора 7. Ток той же полярности течет по обмотке 2, но магнитный поток, создаваемый обмоткой 2, меняет свое направление на 180 электрических градусов (см. U 12 фиг. 3). В конце промежутка t2 подается импульс на закрытие тиристора 7. В начале промежутка времени t3 на управляющий электрод тиристора 5 подается отпирающий импульс, и магнитный поток меняет свое направление. Запирание тиристора 5 происходит в результате смены полярности напряжения или подачей запирающего импульса. В начале промежутка t4, т.е. первой трети отрицательного полупериода фазного напряжения UA, отпирающий импульс подается на тиристор 6. В итоге ток обмотки 1 меняет свое направление на противоположное. Поток меняет свое направление. В конце промежутка t4 на тиристор 6 подается запирающий импульс. Тиристор 8 заходится в открытом состоянии в течение промежутка времени t5, что обуславливает очередную смену направления магнитного потока. В течение промежутка t6 в открытом состоянии находится тиристор 6, поэтому ток течет через обмотку 1. В дальнейшем процесс повторяется. Таким же образом работают тиристоры 9 - 12 и обмотки 3, 4. В результате производится утроение частоты магнитного поля статора по отношению к частоте питающей сети.

Напряжение, созданное обмотками 1, 2 (U12) сдвинуто на девяносто электрических градусов по отношению к напряжению, созданному обмотками 3, 4 (U34). Результирующий магнитный поток обмоток 1, 2 и результирующий поток обмоток 3, 4 также сдвинуты на девяносто электрических градусов. Форма потока ближе к синусоидальной за счет индуктивного сопротивления обмоток. В результате создания двух переменных магнитных потоков, сдвинутых в пространстве и во времени на девяносто электрических градусов, получается вращающееся магнитное поле устроенной частоты вращения, что составляет в рассматриваемом примере 9000 об/мин.

На фиг. 2 изображен вариант электропривода с частотой вращения магнитного поля 9000 об/мин, т.к. электродвигатель имеет одну пару полюсов. Можно выполнить электропривод с частотой вращения магнитного поля 4500 об/мин, используя обмотки, создающие две пары полюсов.

Регулирование частоты вращения плавно, в сторону уменьшения, обеспечивается изменением угла отпирания или запирания тиристоров, а также возможно одновременным изменением угла отпирания угла запирания.

Преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом являются:
упрощение устройства, уменьшение числа обмоток тиристоров;
повышение коэффициента мощности за счет использования всей синусоиды питающего напряжения, а не ее части в отличие от прототипа;
повышение надежности и удешевление за счет уменьшения количества элементов устройства.

Электропривод содержит электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого находятся четыре обмотки 1, 2 и 3, 4, последовательно к каждой из которых подключены встречно-параллельно соединенные запираемые тиристоры 5, 6 и 7, 8. Обмотки 1, 2 и 3, 4 попарно соединены между собой встречно-параллельно и сдвинуты на девяносто электрических градусов. В результате упрощается конструкция и повышается коэффициент мощности за счет использования всей синусоиды питающего напряжения. 3 ил.

Электропривод переменного тока, содержащий электродвигатель с расположенными в пазах магнитопровода статора обмотками, которые через пары встречно параллельно соединенных тиристоров подключены к источнику питания, отличающийся тем, что обмотки статора выполнены в виде двух пар, каждая из обмоток соединена последовательно с парой встречно параллельно соединенных тиристоров, в качестве которых применены запираемые тиристоры, при этом обмотки в каждой паре включены встречно параллельно, одна пара обмоток расположена в одних и тех же пазах, другая пара обмоток - в других пазах, причем оси пар обмоток сдвинуты одна относительно другой на 90 эл.град, при этом первая пара обмоток подключена к фазному, а вторая - к линейному напряжению, которое сдвинуто относительно фазного на 90 эл.град.