Электропривод переменного тока Советский патент 1986 года по МПК H02P7/62 

чен ведомьш сетью инвертор (И) 6. Введение ведомого сетью И 6 позволяет исключить необратимые потери энергии скольжения, обеспечить более широкий диапазон скольжения, в котором крутящий момент остается неизменным, и получение коэффициента мощности cos If практически близко к единице. Схема электропривода обладает и высокой степенью надежности, т.к. питание И 6 от стабилизированного тока исключает его перегрузки при колебаниях напряжения сети. Последнее исключает режимы опрокидывания И 6.3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в меха шзмах, работающих с постоянным крутящим моментом. Целью изобретения является повьппение КПД, стабилизация реактивной мощности, потребляемой из сети, и расширение диапазона частоты вращения. Электропривод содержит асинхронный двигатель (АД) i с фазным ротором, Статорные обмотки АД 1 подключены к сети 2 переменного тока. Роторные обмотки АД 1 подключены через первый мостовой выпрямитель (В) 3, второй мостовой В 4 к параметрический стаби-лизатор 5 переменного тока к вьгеодам статорной обмотки АД 1, Последовательно с указанными В 3 и В 4 вклю СО

в

Изобретение относится к электроехнике и может быть использовано в ентильных электроприводах переменого тока на базе асинхронного двиателя с фазным ротором для механизов, требующих режима работы Двигаеля- с постоянным крутящим моментом, не зависящим от частоты вращения ротора, например для следящих лебедок, станков для намотки материалов (проволоки, полимерной пленки) и целого ряда других меха1НЙзмов с аналогичными требованиями к электроприводу.

Целью изобретения является повышение КПД привода, стабилизация реактивной мощности, потребляемой приводом из сети (генерируемой в сеть), и расширение диапазона частоты вращения, в котором крутящий момент двигателя остается неизменным.

На фиг.1 представлена функцио-. нальная схема электропривода переменного тока, на фиг. 2 и 3 - механические характеристики электропривода.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, обмотки статора которого подключены к сети 2 переменного тока, выводы обмоток ротора подключены к входу первого мостового выпрямителя 3, катодная группа вен- тилей которого соединена с анодной Труппой вентилей второго мостового выпрямителя 4, трехфазный вход которого связан с выводами обмоток статора через параметрический стабилизатор 5 переменного тока, ведомый сетью инвертор 6, анодная группа вентилей которого соединена с катодной группой вентилей второго мостового выпрямителя 4, а катодная група

па вентилей - с анодной группой вентилей первого мостового выпрямителя 3, трехфазный выход ведомого сетью инвертора 6 соединен с выводами обмоток статора.

Электропривод переменного тока работает следующим образом.

В результате подачи напряжения на обмотку статора асинхронного двигателя 1, на вход параметрического стабилизатора 5 переменного тока и на выход ведомого сетью инвертора 6 в цепи постоянного тока через выпрямители 3 и 4 и инвертор 6 протекает

стабилизированный ток. При этом ро торная обмотка асинхронного электродвигателя 1 оказывается замкнутой накоротко, а двигатель вращается со скоростью, близкой к скорости холостого хода (скольжение близко к нулю).

Выпрямленное напряжение параметрического стабилизатора 5 переменного тока на выходе выпрямителя 4

5 уравновешивается противо-ЭДС на входе ведомого сетью инвертора 6. Энергия, потребляемая стабилизатором 5 тока, через инвертор 6 возвращается

.в сеть. 0 При увеличении момента нагрузки

увеличивается скольжение ротора, и увеличивается его ЭДС. Это приводит . к росту тока в роторной обмотке двигателя. Начиная с величины скольже5 ния ротора, при которой действующее значение тока в роторной обмотке становится равным действующему значению тока на выходе параметрического стабилизатора 5 переменного

40 тока, ток в роторной обмотке стабилизируется, а двигатель переходит в режим источника стабилизированного момента, т.е. крутящий момент не зависит от.величины скольжения и пропорционален произведению магнитног потока на действующее значение тока ротора. В случае, если параметри ческий стабилизатор 5 переменного тока выполнен регулируемым, представляется возможным получить в плоскости координат S,M (S - скольжение, М - момент) спектр моментных характеристик электродвигателя (фиг. 2 и 3), где 5,- текущее значение скольжения, 1 - текущее значение тока параметрического стабилизатора, при этом М и п 1,2,3, 4... С увеличением скольжения растет ЭДС ротора и увеличивается напряжение на выходе выпрямителя 3 и умень шается напряжение на выходе выпрями теля 4, а напряжение на входе инвертора 6 при этом остается постоян ным. Уменьшение напряжения на выходе выпрямителя 4 означает уменьшение потребления параметрическим стабили затором 5 переменного тока активной мощности из сети 2 переменного тока а величина энергии скольжения при этом увеличивается пропорционально увеличению скольжения ротора, Такое перераспределение потоков энергии обеспечивает при заданном уровне стабилизированного тока постоянство инвертируемой в сеть энергии, величина которой при напряжении на выхо де выпрямительного моста 4, равном нулю, что соответствует максимальной величине скольжения ротора,равна энергии скольжения ротора. Таким образом, введение в схему электропривода переменного тока ведомого сетью инвертора позволяет исключить необратимые потери энергии скольжения ротора и существенно повысить КПД электропривода. Малое внутреннее эквивалентное сопротивление ведомого сетью инвертора, теоретически равное нулю, при достаточной мощности сети переменного тока обеспечивает более широкий диапазон скольжений, в котором крутящий момент двигателя остается неизменным, при установке нового значения заданного момента двигателя посредством изменения уровня ста бильного тока на выходе параметрического стабилизатора 5 переменного тока. Для иллюстрации этого явления на фиг. 2 и 3 представлены механические характеристики привода при регулировании величины стабилизированного крутящего момента посредством изменения уровня выходного тока параметрического стабилизатора 5 переменного тока в известном электроприводе при наличии резистора в цепи выпрямленного тока (фиг.2) и в предлагаемом электроприводе при введении в цепь выпрямленного тока вместо резистора ведомого сетью инвертора (фиг.З). Преимуществом предлагаемого электропривода является также возможность получения практически близкого к единице коэффициента мощности (cos Ч ). Во всем заданном диапазоне изменения уровня стабильного момента при любых значениях величины скольжения ротора величина ЭДС инвертора остается неизменной. Это соответствует режиму работы инвертора с фиксированным углом управления вентилями инвертора 6. Инвертор, ведомый сетью, при фиксированном угле управления потребляет из сети постоянную по величине реактивную мощность. При неизменном напряжении на статоре двигателя 1 ток намагничивания двигателя также неизменен. Неизменна и потребляемая двигателем из сети реактивная мощность. Следовательно, при стабилизации момента двигателя изменение скольжения ротора в широком диапазоне не приводит к изменению суммарной реактивной мощности, потребляемой двигателем 1 и инвертором 6. Параметрический стабилизатор 5 переменного тока на основе индуктивно-емкостного преобразователя при изменении активной нагрузки на его выходе, а именно таковой и являются последовательно соединенные мостовой выпрямитель 3 роторной обмотки и инвертор 6, генерирует в сеть (или потребляет из сети) также постоянную по величине реактивную мощность. Для получения высокого коэффициента мощности, таким образом, достаточно выбрать параметрический стабилизатор 5 переменного тока (индуктивно-емкостной стабилизатор тока), который генерирует в сеть реактивную мощность,равную суммарной мощности, потребляемой из сети двигателем 1 и инвертором 6/ Таким образом, изменение угловой скорости двигателя 1 предлагаемого электропривода не влияет на потребление (генерирование) реактивной мощности, т.е. не приводит к броскам реактивной мощности, что положительно сказывается на работе питающей сети.

При изменении уровня неизме 1ного тока на выходе параметрического стабилизатора 5 переменного тока, а значит, и изменении величины крутящего момента двигателя 1 постоянство реактивной мощности, потребляемой приводом из сети (генерируемой в сеть), обеспечивается установкой требуемого угла управления ведомого сетью инвертора 6.

Схема данного электропривода обладает также и высокой степенью надежности, так как питание инвертора от источника стабилизированного тока исключает его перегрузки при колебаниях напряжения сети, что исключает режимы опрокидывания инвертора.

Применение изобретения позволит простыми средствами в электроприводе переменного тока решить задачу реализации электропривода, работающего в режиме источника крутящего момента с высоким КПД, cosv и с широким диапазоном частоты вращения.

в котором крутящий момент двигателя остается неизменным.

Формула изобретения

5 Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, обмотки статора ко торого предназначены для подключения к сети переменного тока, выводы

О обмоток ротора подключены к входу первого мостового выпрямителя,катодная группа вентилей которого соединена с анодной группой вентилей второго мостового выпрямителя, трех5 фазный вход которого связан с выводами обмоток статора через параметрический стабилизатор переменного тока, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД, стабилизации реактивной мощности, потребляемой из сети, и расширения диапазона частоты вращения, в котором крутящий момент двигателя остается неизменным, в него введен ведомый сетью инвертор, трехфазный выход которого соединен с выводами обмоток статора, анодная группа вентилей инвертора соединена с катодной группой вентилей второго мостового

выпрямителя, а катодная группу .н тилей инвертора - с анодной группой вентилей первого мостового выпрямителя.

1 « 3 г

/

1,,1 3„ Const