Электропривод постоянного тока (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электро- технике и может найти применение в подъемно-транспортных механизмах, требующих низких устойчивых скоростей.

Известен электропривод постоянного тока, содержащий электродв игатель подключенный к источнику питания через регулируемый резистор П1,

Недостатком устройства является низкий КПД из-за больших потерь энергии, особенно в нижней области диапазона регулирования частоты вращения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель и генератор, обмотка возбуждения которого через реостат подключена к источнику питания, обмотки якорей генератора и электродвигателя соединены между собой, а выходное звено электропривода механически связано с нагрузкой 2.

Недостатком известного устройства является невозможность получения низких частот вращения нагрузки из-за неустойчивой работы электродвигателя вследствие падения напряжения в цепи якорей машин, влияния остаточного магнетизма и реакдии якоря, т.е. узкий диапазон регулирования частоты вращения. Кроме того, устройство имеет относительно низкий КПД при работе электродвигателя с низкой частотой вращения.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты вращения нагрузки в сторону ее нижних значений и улучшение энергетических показателей электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что по первому варианту в электроприводе постоянного тока, содержащем электродвигатель и генератор, обмотка возбуждения которого через реостат подключена к источнику питания, обмотки якорей генератора и электродвигателя соединены между собой, а выходное звено электропривода механически связано с нагрузкой, якори генератора и электродвигателя соединены между собой механически, а их обмотки подключены к источнику питания, статор электродвигателя выполнен свободно вращающимся и является выходным звеном электропривода.

По второму варианту в электроприводе постоянного тока, содержащем

электродвигатель и генератор, обмотка возбуждения которого через реос- . тат подключена к источнику питания, обмотки якорей генератора и электродвигателя соединены между собой, а

выходное звено электропривода механически связано с нагрузкой, обмотки якорей генератора и электродвигателя подключены к источнику питания, статор электродвигателя выполнен вращающимся и механически соединен с якорем генератора, а якорь электродвигателя является выходным звеном электропривода.

На фиг, 1 показана упрощенная

конструктивная схема первого варианта электропривода; на фиг. 2 - его электрическая принципиальная схемаi на фиг. 3 и 4 - то же, для второго варианта.

По первому варианту (фиг. 1)

электропривод содержит электродвигатель, имеющий якорь 1 и статор 2, генератор, обмотка возбуждения 3 которого через реостат 4 подключена к источнику 5 питания, обмотки якорей 6 и 1 генератора и электродвигателя соединены между собой, а.выходное звено электропривода механически связано с нагрузкой 7. Якори 6 и 1 генератора и электродвигателя соединены между собой механически, а их обмотки подключены к источнику 5 питания, статор 2 электродвигателя выполнен вращающимся и является выходным звеном электропривода.

Для подключения обмотки 8 возбуждения электродвигателя к источнику 5 питания статор 2 может быть снабжен контактным кольцом 9 и скользящим токоподводом 10, Второй вывод источника 5 питания подключен к общему проводу (массе) электропривода.

Согласно второму варианту электропривод дополнительно содержит механический тормоз 11 на валу якоря 5 генератора, ключ 12 и регулятор 13 в цепи обмотки якоря 6 генератора.

Особенностью конструкции второго варианта электропривода (фиг. 3) является то, что статор 2 электродвигателя, выполненный вращающимся, механически соединен с якорем 6 ге

. при которой к становится

Скорость (.0 задается

нератора, а, наоборот, якорь 1 электродвигателя является выходным звеном электропривода, что позволяет уменьшить маховой момент последнего.

Электропривод по первому варианту работает следуюпщм образом.

При подключении источника 5 питания якорная и статорная обмотки электродвигателя взаимодействуют и возникают электромагнитные силы, действующие на якорь 1 и статор 2 в противоположном направлении.

Кроме электромагнитного момента М электродвигателя на общий вал якорей действует также электромагнитный момент М J. генератора, который при пуске является двигательным, совпадающим по знаку с моментом М. Под действием этих двух моментов (М + + Ы) механически связанные якори ге нератора и двигателя приходят во вращение и. разгоняются до скорости идеального холостого хода генератора

- ог

равным нулю. г - --OIтоком возбуждения генератора, регулируемым реостатом 4 и определяется требуемой скоростью нагрузки uJ .

Под действием электромагнитного момента двигателя М якори продолжают разгоняться. Увеличение скорости якорей до ., приводит к переходу генератора в режим генераторного торможения, при котором развиваемый им электромагнитный момент М становится тормозным, а подводимая к генератору от двигателя через якор механическая мощность возвращается в электрическую сеть. Скорость якоре растет -до установившегося значения (jOj, при которой электромагнитный момент двигателя М уравновесится тормозным моментом генераторного торможения -М р.

При моменте сопротивления, действующем на статор 2 со стороны нагрузки 7, меньшем .пускового момента электродвигателя, статор 2 приходит во вращение в направлении, противоположном вращению якорей 1 и 6 до установившейся скорости а) , при которой электромагнитный момент электродвигателя М уравновесится моментом сопротивления М (. нагрузки.

Электромагнитный момент электродвигателя М определяется относительной скоростью якоря 1 и статора 2, т.е. разностью ( ). Поэтому

равновесное состояние электропривода возникает при равенстве всех

моментов М М

М и установившей

ся относительной скорости.

Скорость и), , обеспечивающая равенство М |. М и определяемая механической характеристикой генератора М|. , может быть выбрана как угодно близко к uJ , следовательно, скорость uJ , выходного звена электропривода может быть весьма малой, в том числе и равной нулю. Низкие скорости получаются при устойчивой работе электропривода, поскольку и генератор и электродвигатель работают на устойчивых участках своих механических характеристик.

Установившаяся скорость выходного вала привода может быть изменена за счет магнитного потока генератора Ф

ЙГ

ротивления

путем регулирования величины соп-

г „ реостата 4, определяющего ток возбуждения генератора.

При увеличении сопротивления г магнитный поток генератора уменьшается от максимального , что сопровождается увеличением крутизны механической характеристики. Скорость якоря 6 генератора, обес

равенство

печивающая няется от ствующая скорость

мин до

М М а

2 гла.(чС ВЫХОДНОГО

, измесоответ-звена

(нагрузки), отличающаяся от aJn на

U- в пределах от oJ

величину . V.X дои),,, , При этом обеспечивается требуемый диапазон регулирования, включая полную остановку нагрузки.

Работа электропривода по второму варианту аналогична описанному,

Для получения наибольшей возможной скорости вращения выходного звена электропривода необходимо затормозить якорь 6 генератора механическим тормозом 11 и отключить его от источника питания ключом 12, Изменение скорости холостого хода генератора можно обеспечить также с помощью регулятора 13.

Таким образом в электроприводе обеспечивается расширение диапазона регулирования частоты вращения в сторону ее нижних значений. Кроме этого, улучшаются энергетические показатели электропривода, так как при любой частоте выходного звена относительная частота вра щения электродвигателя неизменна и практически равна номинальной, при которой

512790386

КПД электродвигателя близок к макси- гателя выполнен вращающимся и явля- мальному.ется выходным звеном электропривода.

Формула изобретения

1. Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель и генератор, обмотка возбуждения которого через реостат подключена к источнику питания, обмотки якорей ге-. нератора и электродвигателя соединены между собой, а выходное звено электропривода механически связано с нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью расширения диапа- зона регулирования частоты вращения и улучшения энергетических показателей, якори генератора и электродвигателя соединены между собой механически, а их обмотки подключены к источнику питания, статор электродви2, Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель и генератор, обмотка возбуждения которого через реостат подключена к источнику питания, обмотки якорей генератора соединены между собой, а выходное звено электропривода механически связано с нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения и улучшения энергетических показателей, обмотки якорей генератора и электродвигателя подключены к источнику питания, статор электродвигателя ньтолнен вращающимся, механически соединен с якорем генератора и является выходным звеном электропривода.

Mef.

Фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в подъемно-транспортных механизмах. Регулированием относительной скорости вращения якоря 1 и статора 2 электродвигателя иэменением напряжения на обмотке 3 возбуждения генератора с помощью реостата 4 обеспечивается широкий диапазон регулирова-. ния нагрузки 7 вплоть до полной остановки, а за счет передачи механической энергии с вала якоря 1 электродвигателя на вал генератора улучшаются энергетические характеристики устройства. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. -1 ч «ч Ч (Л ю « со О со 00 Фиг.

- J

г

iv 5 Ялгакс- с

ФигЛ

Редактор С.Пекарь

Составитель В.Поспелов

Техред В.Кадар Корректор А.Тяско

Заказ 6852/57Тираж 631Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4