Асинхронный короткозамкнутый двигатель с регулируемыми пуском и торможением Советский патент 1987 года по МПК H02P1/28 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов, требующих регулирования пускового и тормозного моментов.

Цель изобретения - увеличение пускового момента и повышение коэффициента мощности асинхронного двигателя.

На фиг. 1 представлена структурно-конструктивная схема двигателя; на фиг. 2 - принципиально электрическая схема включающих элементов двигателя - при двенадцати стержнях - на роторе и использовании в качестве полупроводникового ключа двух встречно-параллельно включенных тиристоров.

Асинхонный короткозамкнутый двигатель с регулируемым пуском и нием содержит магнитопровод 1, статор с обмоткой, ротор 2 со стержнями 3-14 и двумя короткозамыкающими кольцами 15 и 16, одни концы стержней 3-14 присоединены к одному короткозамыкающему кольцу 15, другие концы стержней 3, 7 и 11 к другому короткозамыкающему кольцу 16, силовой блок 17 с девятью полупроводниковыми ключами, девятиканальный блок 18 управления генератора 19 с магнитопроводом 20 и трехфазной обмоткой статора, установленными на валу асинхронного двигателя, постоянные магниты 21 для возбуждения генератора 19, установленные на статоре, силовой блок 17 и девятиканальный блок управления, установленные на роторе асинхронного двигателя, обмотку статора генератора 19, подключенную к входам де- вятиканального блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих полупроводниковых ключей, включенных между другим коного тока в единственном экземпляре, в данном случае два канала управления одним ключом эквивалентны одному каналу управления. Последнее будет иметь место при замене тиристоров на симистор. Для тирис- торного ключа каналы управления идентичны для каждого тиристора.

Двигатель работает следующим образом. В момент подключения обмотки статора двигателя к сети частота вращения рото10 ра 2 равна нулю (или скольжение ротора s 1). В этот момент времени напряжение на обмотке генератора 19 равно нулю. По этой причине ни на один из полупроводниковых ключей блока 17 через блок 18 управ„ления не поступят сигналы на открытие титорможе- ристоров. Таким образом, в начальный момент включения двигателя к короткозамы- кающим кольцам 15 и 16 будут подключены только стержни 3, 7 и 11 ротора 2 (фиг. 2). Следовательно, первоначальный разгон АКД

будет производиться тольео при замкнутых накоротко стрежнях первой части обмотки ротора 2. Это эквивалентно максимальному электрическому сопротивлению цепи ротора. По мере разгона двигателя возрастает ЭДС синхронного генератора 19. В резуль25 тате возрастает напряжение на вторичных обмотках 30 трансформаторов 22 блока 18 управления. Это напряжение выпрямляется выпрямителями 23, сглаживается конденсаторами 24 и поступает на цепочки, содержащие стабилитроны 27, 28 и резисторы 25

30 и 26. Стабилитроны 27 разных каналов (подключающие разные группы стержней) выбра ны на разные уровни напряжения срабатывания. При этом стабилитроны 27 и 28 первой пары каналов, управляющих тиристорами первого ключа, выбраны на первый

40

роткозамыкающим кольцом 16 и концами сво- 35 минимальный уровень напряжения, ста- бодных стержней 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 13 и 14.

Каждый канал девятиканального блока управления (фиг. 2) составлен из двухоб- моточного трансформатора 22, выпрямителя 23, фильтрующего конденсатора 24, двух резисторов 25 и 26, двух стабилитронов 27 и 28. Первичная обмотка 29 двухобмо- точного трансформатора 22 образует один вход блока 18 управления, вторичная обмотка 30 двухобмоточного трансформатора 22 подключена к входу выпрямителя 23, один вывод которого подключен к одним выводам фильтрующего конденсатора 24 и двух резисторов 25 и 26, другой вывод - к другому выводу фильтрующего конденсатора и к катоду первого стабилитрона 27, анод которого подключен к другому выводу первого резистора 25 и к катоду второго стабилитрона 28, анод которого подключен к другому выводу второго резистора 26. Напряжение, снимаемое с второго стабилитрона 28, образует один выход блока 18 управления.

Ввиду того, что полупроводниковый ключ из тиристоров хотя и имеет два управляющих входа, но является ключом переменбилитроны 27 и 28 второй пары каналов управляющих тиристорами второго ключа - на второй уровень напряжения срабатывания и т.д.

При достижении первого минимального уровня напряжения включаются стабилитроны 27 и 28 первой пары каналов и напряжение управления с резистора 25 поступает на цепочку из резистора 26 и стабилитрона 28. Стабилитроны 28 всех каналов управле45 ния выбраны на единый уровень напряжения, соответствующий паспортным уровням напряжения управления тиристоров всех ключей. С выходов стабилитронов 28 сигналы управления поступают соответственно на управляющие электроды тиристоров полу50 проводникового ключа. Открываются тиристоры и группй стержней 4, 8, и 12 второй части обмотки ротора подключается к короткозамыкающему кольцу 16. Таким образом, количество находящихся в работе стержней ротора увеличивается, что соответствует уменьшению эквивалентного сопротивления цепи ротора, и двигатель автоматически переходит на другую искусственную механическую характеристику. При этом мо55

40

35 минимальный уровень напряжения, ста-

билитроны 27 и 28 второй пары каналов управляющих тиристорами второго ключа - на второй уровень напряжения срабатывания и т.д.

При достижении первого минимального уровня напряжения включаются стабилитроны 27 и 28 первой пары каналов и напряжение управления с резистора 25 поступает на цепочку из резистора 26 и стабилитрона 28. Стабилитроны 28 всех каналов управле45 ния выбраны на единый уровень напряжения, соответствующий паспортным уровням напряжения управления тиристоров всех ключей. С выходов стабилитронов 28 сигналы управления поступают соответственно на управляющие электроды тиристоров полу50 проводникового ключа. Открываются тиристоры и группй стержней 4, 8, и 12 второй части обмотки ротора подключается к короткозамыкающему кольцу 16. Таким образом, количество находящихся в работе стержней ротора увеличивается, что соответствует уменьшению эквивалентного сопротивления цепи ротора, и двигатель автоматически переходит на другую искусственную механическую характеристику. При этом мо55

мент на валу двигателя в процессе пуска остается на уровне, близком к максимальному.

По мере дальнейшего разгона двигателя частота его вращения увеличивается, и уве- личивается напряжение на входе блока 18 управления. При достижении второго выбранного уровня напряжения срабатывают стабилитроны 28 следующей пары каналов. Сигналы управления поступают на тиристосоел1инены к другому короткозамыкароще- му кольцу ротора, отличающийся тем, что, с целью увеличения пускового момента и повыщения коэффициента мощности асинхронного двигателя, в него введены трехфазный генератор с магнитопроводом, обмоткой и постоянными магнитами. К полупроводниковых ключа, К-канальный блок управления, магнитопровод с обмоткой трехфазного генератора установлены на валу

ры следующего ключа. В работу подключа- 10 асинхронного .двигателя, К-канальный блок ется вторая группа стержней 5, 9 и 13 второй части обмотки ротора 2. Таким образом, эквивалентное электрическое сопротивление обмотки ротора 2 уменьшается. Все стержни 3-14 обмотки ротора подключатся к второму короткозамыкающему кольцу 16 и двигатель переходит на естественную механическую характеристику, т.е. начинает работать в но.минальном режиме.

В режиме торможения работа коммутации полупроводниковых ключей производится в обратном порядке по мере снижения частоты вращения ротора и напряжения на об.мотке генератора.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается автоматическое изменение активного сопротивления цепи ротора двигателя в функции его частоты вращения без использования скользящих контактов и увеличению реактивной составляющей тока в обмотке ротора, что позволяет повысить спусковой момент и коэффициент мощности двигателя в переходных режимах.

управления с К полупроводниковыми ключами, установленными на валу асинхронного двигателя, постоянные магниты трехфазного генератора установлены на стато-г ре асинхронного двигателя, выводы обмоткп трехфазного генератора подключены к входам К-канального блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих полупроводниковых ключей, одни выводы которых объеди20 нены и подключены к другому короткозамыкающему кольцу ротора асинхронного двигателя, другие выводы полупроводниковых ключей подключены к свободным концам (п-гпК) стержней ротора асинхронного двигателя, каждый канал К-канального

25 блока управления составлен из двухобмо- точного трансформатора, выпрямителя, фильтрующего конденсатора, двух резисторов и двух стабилитронов, первичная обмотка двухобмоточного трансформатора образует один вход К-канального блока управления, вторичная обмотка двухобмоточного трансформатора подключена к входу выпрямителя, один вывод которого подключен к одним выводам фильтрующего конденсатора и двух резисторов, второй вывод - к другому выводу фильтрующего конденсатора и катоду первого стабилитрона, анод которого подключен к другому выводу первого резистора и катоду второго стабилитрона, анод которого подключен к другому выводу второго резистора, выводы вто30

Формула изобретения

Асинхронный короткозамкнутый двигатель с регулируемыми пуском и торможением, содержащий статор с т-фазной обмоткой, ротор с п стержнями и двумя короткозамы- кающими кольцами, одни концы п стержней ротора присоединены к одному короткозамыкающему кольцу, другие концы тК стержней ротора (где , 2, 3,..., ) равномерно расположенных по его окружности, присоел1инены к другому короткозамыкароще- му кольцу ротора, отличающийся тем, что, с целью увеличения пускового момента и повыщения коэффициента мощности асинхронного двигателя, в него введены трехфазный генератор с магнитопроводом, обмоткой и постоянными магнитами. К полупроводниковых ключа, К-канальный блок управления, магнитопровод с обмоткой трехфазного генератора установлены на валу

асинхронного .двигателя, К-канальный блок

асинхронного .двигателя, К-канальный блок

управления с К полупроводниковыми ключами, установленными на валу асинхронного двигателя, постоянные магниты трехфазного генератора установлены на статоре асинхронного двигателя, выводы обмоткп трехфазного генератора подключены к входам К-канального блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих полупроводниковых ключей, одни выводы которых объединены и подключены к другому короткозамыкающему кольцу ротора асинхронного двигателя, другие выводы полупроводниковых ключей подключены к свободным концам (п-гпК) стержней ротора асинхронного двигателя, каждый канал К-канального

блока управления составлен из двухобмо- точного трансформатора, выпрямителя, фильтрующего конденсатора, двух резисторов и двух стабилитронов, первичная обмотка двухобмоточного трансформатора образует один вход К-канального блока управления, вторичная обмотка двухобмоточного трансформатора подключена к входу выпрямителя, один вывод которого подключен к одним выводам фильтрующего конденсатора и двух резисторов, второй вывод - к другому выводу фильтрующего конденсатора и катоду первого стабилитрона, анод которого подключен к другому выводу первого резистора и катоду второго стабилитрона, анод которого подключен к другому выводу второго резистора, выводы второго стабилитрона образуют выход К-канального блока управления.

Г.

19

2t

Изобретение относится к электроте.х- нике и может быть использовано в электроприводах механизмов, требуюш,их регулирования пускового и тормозного моментов. Цель изобретения - увеличение пускового момента и повышение коэффициента мощности. В двигатель входят статор 1, ротор 2 со стержнями 3-14 и короткозамыкаю- Ш.ИМИ кольцами 15, 16, силовой блок 17 с полупроводниковыми ключами, блок 18 управления, вспомогательный генератор с обмоткой и постоянными магнитами. В исходном состоянии с кольца.ми 15 и 16 соединена только часть стержней 3-14, остальные замыкаются по мере увеличения частоты вргь ш,ения двигателя и увеличений напряжения на обмотке генератора. 2 ил. (Л 00 со со 00 О5