Двухдвигательный электропривод переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H02P7/74 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода механизмов с вентиляторным моментом нагрузки.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей за счет снижения установленной мощности трехфазного мостового зависимого инвертора и трехфазных выпрямителей ,

На фиг. 1 представлена структурная схема двухдвигательного электропривода; на фиг. 2 - зоны работы электропривода и аглоритмы управле- ния силовыми контакторами.

ДвухдвигательНый электропривод переменного тока содержит первый асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, второй асинхронный двига- тель 2 с фазным ротором и двумя обмотками 3 и 4 статора, два трехфа.з- ных выпрямителя 5 и 6, сглаживающий дроссель 7, зависимый трехфазный мостовой инвертор 8- с блоком 9 управле- ния, согласующий трансформатор 10, датчик 11 частоты вращения, вал которого имеет жесткую механическую связ с валами первого и второго асинхронных двигателей 1 и 2, выводы обмотки статора первого асинхронного двигате пя предназначены для подключения фаз питающей сети, обмотки роторов асинхронных двигателей 1 и 2 соединены пофазно последовательно, выводы пер- вой и второй обмоток 3 и 4 статора второго асинхронного двигателя 2 подключены к входам соответственно первого и второго трехфазных вьтрями телей 5 и 6, положительный выходной зажим второго трехфазного выпрямителя 6 через сглаживающий дроссель 7 подключен к отрицательному входному зажиму зависимого трехфазного мостового инвертора 8, положительный вход ной зажим которого подключен к отрицательному выходному зажиму первого трехфазного выпрямителя 5, выход датчика 11 частоты вращения подключен к управляющему входу блока 9 управ- ления зависимого трехфазного мостового инвертора 8, выходные зажимы которого через согласующий трансформатор 10 предназначены для подключения фаз питающей сети, три силовых контактора с замьжающими контактами соответственно 12-14, блок 15 ления силовыми контакторами с одним входом, и тремя выходами, подкорочен0

5

0 5 30 35 40 45 5055

ными к управляющим входам си. контакторов, вход блока 15 управления силовыми контакторами подключен к выходу датчика 11 частоты вращения, одни выводы замыкающих контактов 12 и 13 первого и второго силовых контакторов объединены и подключены к положительному выходному зажиму первого трехфазного вьтрямителя 5, отрицательный выходной зажим которого подключен к одному выводу замыкающего контакта 14 третьего силового контактора, другой вывод которого подключен к другому выводу замьжаю- щего .контакта 12 первого силового контактора и к отрицательному выходному зажиму второго трехфазного выпрямителя 6, положительный выходной зажим которого подключен к другому выводу замыкающего контакта 13 второго силового контактора.

Блок 15 управления обеспечивает в процессе работы электропривода коммутацию силовых контакторов. Он со- 1держит сравнивающее устройство, где сравниваются напряжение, снимаемое с датчика 11 частоты вращения и напряжение задания. В момент равенства указанных напряжений формируются сигналь управления контакторами.

Блок 9 управления своими выходами подключен к управляющим электродам тиристоров инвертора 8 и содержит синхронизирующее устройство, обеспечивающее синхронизацию систем импульсов управления тиристорами с напряжением сети, фазосдфигающее устройство, обеспечивающее изме нение угла управления тиристоров инверторной группы, выходное устройство, обеспечивающее усиление и передачу сигналов управления.

ч

Наличие в статоре второго двигателя 2 двух обмоток 3 и 4, имеющие неравное количество витков и специальный алгоритм работы силовых контакторов при вентиляторной нагрузке, обеспечивает трехзонное регулирование угловой скорости агрегата и уменьшение установленной мощности преобразователя энергии.

На фиг. 2 - представлена характе- ристика механизма с вентиляторным моментом нагрузки с соответствующим состоянием контактов 12-14 силовых контакторов. Состояние силовых контакторов в каждой зоне устанавливаг ется блоком 15 управления. Здесь

единице соответствует замкнутое состояние, а нулю - разомкнутое состоя кие контактов контакторов. Функция регулирования угловой скорости агре- гата внутри каждой зоны осуществля- ется блоком 9 управления, которьй обеспечивает плавное регулирование угловой скорости путем изменения угла управления В в пределах /3 : и

МИН

Электропривод функционирует следующим образом.

С помощью блока 15 управления устанавливается состояние контактов 12-14 силовьгх контакторов, соответ- ствующее первой зоне работы электропривода. При этом вторая обмотка 4 статора второго двигателя и второй выпрямитель 6 в работе привода не участвуют. Поэтому регулирование час тоты вращения в схеме асинхронного вентильного каскада, где в качестве преобразователя энергии используется преобразователь со звеном постоянного тока, состоящий из вьтрямителя 5, сглаживающего дросселя 7, зависимого инвертора 8 и согласующего тран сформатора 10, допускающих передачу энергии (энергии скольжения) от статорной обмотки 3 второго двигате- ля 2 к источнику питания, производится путем воздействия через блок 9 управления на угол опережения открывания тиристоров инвертора 8. Во второй зоне не участвуют в работе обмот ка 3 и вьшрямитель 5 электропривода. Тогда передача энергии скольжения от статорной обмотки 4 к источнику питания осуществляется через преобразователь энергии, состоящий из неуп- равляемого вьтрямителя 6, сглаживающего дросселя 7, инвертора 8 и согласующего трансформатора 10, путем воздействия через блок 9 на угол р опережения открывания тиристоров ин- вертора 8. В третьей зоне замыкание контакта 12 первого силового контактора обеспечивает последовательное соединение выпрямителей 5 и 6 и передачу энергии скольжения агрегата че- рез обмотки 3 и 4 и преобразователь энергии к источнику питания,

Пуск электропривода производится плавным изменением угла я опереже- ния открывания тиристорюв зависимого инвертора 8 и последовательным переходом электропривода через указанные зоны работы.

Например, для обмотки 3, вьшолнен- ной с числом витков

w,.3 0,4w и обмотки 4

Q.4 ° Ч

где Wj - полное число витков нормальной статорной обмотки двигателя 2,

установим степень снижения установленной мощности преобразователя энергии и1 устойчивость работы электропривода. Для этого напишем выражения для напряжений при , 1 в обмотках 3 и 4-.

и,., 6,4v,;

и

«4

0,6w,.

В относительных единицах они примут соответственно значения 0,4 и 0,6.

При этом

. 1 T-J

(1)

q - , .

1- сх),

О - 5,-(1-з;)у

г- S

(2)

где о) - частота вращения магнитного поля статора первого двигателя;

uJ - частота вращения электропривода;

- соотношение чисел пар полюсов двигателей 2 и 1; Р| ,P,j - числа пар полюсов двигателей 1 и 2.

При вентиляторной нагрузке момент на валу {в отн. ед.) выражается зависимостью

/- (i-Sj (1-S,, )

(3)

где 3,0,515 () - скольжение привода при номинальной нагрузке,

Учитьшая, что 3 . - или

при 1 3 0,5+0,53,-3, из выражения (3) можно определить значение статического момента на границах зон регулирования (см. таблицу).

Кроме того, в таблице приведен расчетные значения длительно допустимого момента электропривода (в отн. ед.), которые показывают наличие fi каждой из зон регулирования определенного запаса по моменту электропривода. Снижение максимального вторичного напряжения на 60%, обеспечивает снижение установленной мощностипреобразователя энергии также на 60%, так как последний выбирается по максимальному напряжению и номинальному току электропривода.

Таким образом, наличие на статоре второго двигателя двух обмоток, трех силовых контакторов и специальный алгоритм управления ими позволяет снизить установленную мощность преобразователя энергии на 60%.

Формула изобретения

Двухдвигательный электропривод переменного тока, содержащий первый асинхронный двигатель с фазным, ротором, второй асинхронный двигатель с фазным ротором и двумя обмотками статора, два трехфазных выпрямителя, сглаживающий дроссель, зависимый

fO

15

зажиму первого трехфазного выпрямите ля, выход датчика частоты вращения подключен к управляющему входу блока управления зависимого трехфазного инвертора, выходные зажимы которого через согласующий трансформатор пред назначены для подключения фаз питаю- 1щей сети, отличающийся тем, что, с целью улучшения массо- габаритных показателей за счет снижения установленной мощности трехфазного мостового зависимого инвер- тора и трехфазных мостовых выпрямителей, в него введены три силовых контактора с замыкающим контактом каждый, блок управления силовыми контакторами с одним входом и тремя выходами, подключенными к управляющим входам силовых контакторов,

трехфазный мостовой инвертор с блоком 20 . блока управления силовыми кон

управления, согласующий трансформатор, датчик частоты вращения, вал которого имеет жесткую механическую связь с валами первого и второго асинхронных двигателей, выводы обмотки статора первого асинхронного двигателя предназначены для подключения фаз питающей сети, обмотки роторов асинхронных двигателей соединены пофазно последовательно, выводы пер- вой и второй обмоток статора второго асинхронного двигателя подключены к входам соответственно первого и второго трехфазных выпрямителей, положительный выходной зажим второго трехфазного выпрямителя через сглаживающий дроссель подключен к отрицательному входному зажиму зависимого трехфазного мостового инвертора, положительный входной зажим которого подключен к отрицательному выходному

ОГ о S, 0,666 0, оN,,,0,14

1 О О o;666.s; s,,

O

5

зажиму первого трехфазного выпрямителя, выход датчика частоты вращения подключен к управляющему входу блока управления зависимого трехфазного инвертора, выходные зажимы которого через согласующий трансформатор пред- назначены для подключения фаз питаю- 1щей сети, отличающийся тем, что, с целью улучшения массо- габаритных показателей за счет снижения установленной мощности трехфазного мостового зависимого инвер- тора и трехфазных мостовых выпрямителей, в него введены три силовых контактора с замыкающим контактом каждый, блок управления силовыми контакторами с одним входом и тремя выходами, подключенными к управляющим входам силовых контакторов,

0 . блока управления силовыми кон

гакторами подключен к выходу датчика частоты вращения, одни выводы замыкающих контактов первого и второго силовых контакторов объединены и подключены к положительному выходному зажиму первого трехфазного выпрямителя, отрицательный выходной зажим которого подключен к одному выводу замыкающего контакта третьего силового контактора, другой вывод которого подключен к другому выводу замыкающего контакта первого силового контактора и к отрицательному выходному зажиму второго трехфазного вы- прямителя, положительный выходной зажим которого подключен к другому выводу замыкающего контакта второго силового контактора, блок управления силовыми контакторами реализует алгс,- ритм управления, представленньй на фиг. 2.

0,,lI8 ,38

Составитель Е. Перемыслова Редактор С. Пекарь Техред В.Кадар Корректор Г. Решетник

Заказ 284/57 Тираж 661Подписное

ВНИИПИ 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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода механизмов с вентиляторным моментом нагрузки. Цель изобретения - снижение установленной мощности инвертора и вьщрямителей. Двух- двигательный электропривод тока содержит два асинхронных двигателя 1 и 2 с фазным ротором, один из которых имеет две обмотки 3 и 4 на статоре, два вьшрямителя 5, 6, инвертор 8 с блоком 9 управления, согласующий тр-р 10, датчик 11 частоты вращения и 3 силовых контактора с замыкающими.контактами 12,13,14, управляющие входы которых подключены к блоку 15 управления. При разгоне электропривода осуществляется трех- зонноеурегулирование, причем в одной зоне работает одна обмотка 3 со своим выпрямителем 5, в другой - другая обмотка 4 со своим выпрямителем 6, а в третьей - указанные выпрямители соединены последовательно. Переключение контакторов осуществляется по сигналу датчика 11 частоты вращения, одновременно производится соответствующее изменение углов проводимости тиристоров инвертора 8. 2 ил. 1 табл. о (Л