Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором Советский патент 1988 года по МПК H02P7/62 

со 00

О5

со

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах установок с регулированием скорости в вгироком диапазоне.

Цель лзобретения - повьппение надежности и КПД.

На чертеже представлена принплпи- ,альная электрическая схема устройства для реализации данного способа о

Устройство для управления асинхронным двигателем 1 с фазным ротором содержит стабилизатор 2 тока, выполненный, например, в виде индуктивно- емкостного преобразователя, два трехфазных мостовых вьтрямителя 3, 4, резистор 5, два датчика 6, 7, каждый и KOToptiix вьтолнен, например, в виде трансформатора с вьтрямителем и переменным резистором, причем первичная обмотка трансформатора образует вход а выход выпрямителя - выход каждого датчика 6,7, регулятор 8 напряжения с двумя управляющими входами, подключенными к выходам соответствующих датчиков 6,7, входы регулятора 8 напряжения и стабилизатора 2 тока предназначены для подключения питающей сети, выход регулятора 8 напряжения подключен к входу одного датчика 7 и предназначен для подключения выводов обмотки статора асинхронного двигателя 1, выход стабилизатора 2 тока подключен к входу одного трехфазного мостового вьтрямителя 4, выход которого через резистор 5 подклчен к выходу другого трехфазного мостового выпрямителя, вход которого подключен к входу другого датчика 6 и предназначен для подключения выводов обмотки ротора асинхронного

двигателя 1, I

-В устройстве, представленном на

чертеже, способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором реализуется следующим образом. С помощью стабилизатора 2 тока в обмотку ротора асинхронного двигателя 1 через трехфазные мостовые выпрямители 3, 4 и резистор 5 подается неизменный по амплитуде и фазе перемен- Hbtfi ток. ( помощью датчиков 6 и 7 выделяются напряжения, пропорциональные соответственно ЭДС ротора и магнитному потоку статора, которые поступают затем на управляютцие входы регулятора Я напряжения. В зависимости от величины и знака рассогла0

5

0

5

0

сования этих напряжений и от заданного значения скорости двигателя 1 формируется сигнал управления регулятора 8 напряжения, например изменяется угол проводимости тиристоров, если используется тиристорный регулятор. В случае стабилизации скорости двигателя 1 рассогласован 1е напряжений датчиков 6, 7 сводится к минимально возможному значению либо (при измерении скорости двигателя) соотношение этих напяржений поддерживается на заданном уровне путем изменения амплитуды напряжения, подаваемого на обмотку статора двигателя 1 от регулятора 8 напряжения.

Ниже проводятся предпосылки, положенные в основу данного способа.

ЭДС статорной обмотки при постоянной частоте подводимого к статору напряжения

Е, kf , (1) где Е(- ЭДС статорной обмотки;

f - частота питающего напряжения;

- магнитный поток статора; k - ПОСТОЯННЕЙ коэ(Ьфициент.

Поскольку ЭДС ротора асинхронной машины равна

1

Ф

F - F Я

li pЬ , Й ,

14

(2)

где kt, - коэффициент трансформации или коэффициент приведения напряжений асинхронной машины;

S - скольжение, то

Ф S.

где kp

Ер kg

kf k

(3)

Известно, что момент, развиваемый двигателем, равен

М, k I COSCf,

3

(4)

где k - постоянный коэффициент; It роторный ток двигателя; г - угол сдвига фаз между Г. „

и

Так как в предложенном способе п роторную цепь подают нсизмонньй по фазе ток, то вьфажеиие (4) можно записать следующим образом

5 k,ФI,, (Я

где k k, cos - постоянный коэффициент.

Таким образом, ичмеряеьтьй магнитный поток в соответствии с выражением (5) будет равен

313816

Mfl

, (6)

f г ЭДС ротора из выражений (3) и (5)

k M.S

-i-.-

V т м- -г

(7)

Если обозначить формируемые сигналы (и,, Uj) как некоторые функции от действительных значений магнитно- ного потока и ЭДС ротора, т.е.

и, f, (Ф ) f, (М;

-).

k,M,S

и. f.() .(-г/1Г

то, поскольку роторный ток имеет постоянную амплитуду и фазу, можно записать:

и, f, (м),

Uo f (Kg.S).

1 м 11 и окончательно получим

S F (MJ.

(13)

Сравнивая эти сигналы, получаем некоторьй сигнал Uj, как функцию

MU и S

о

з f.U.. и,) f(M S). (10)

о

Так как магнитный поток статора в предлагаемом способе управляется в функции сигнала U, то

Р ff (Mq,S) (11) о

или, учитывая уравнение (6),

М

f5(M. S) (12)

Поскольку угловая скорость двига- дз теля связана со скольжением зависимостью

СО (l-S)cOo, ZTf

(14)

где сОд ---- - синхронная угловая

скорость двигателя;

Р - число пар полюсов двигателя, то при постоянстве частоты подводи- мога- к статорной обмотке напряжения угловая скорость и скольжение связаны линейной зависимостью и из выражений (13), (1А) можно записать

10

)

, 15

25

30

35

40

дз 50

55

79

U 1-F (М )сОо F, (М ). (1V)

«о

Отсюда можно увидеть, чтс, релли- зуя требуемые функш1онал, запиги- мости f( - f5, можно сформировать требуемый закон изменения скол1,жения (угловой скорости) от момрнта нагрузки { так как в статическом режиме М. М„).

При полном использова 1ии мощности аси1гхронного двигателя в его роторную цепь необходимо подавать нальный неизменный по амплитуде и фазе ток и, следовательно, электрические потери в роторной цепи во всех режимах остаются неизменными,как и угол сдвига фаз между F, р и 1.. Если номинальное значение коэффициента мощности двигателя - cosqi, то при неизменном роторном токе при снижении потребляемой нагрузки мощности Р происходит уменьшение потребляемого статорной обмоткой тока (поскольку в способе управпяют магнитным потоком статора) за счет снижения намагничивающей составляющей I дд первичного тока, что приводит к уменьшению угла cf, и увеличению коэффициента мощности двигателя по мере снижения нагрузки.

Таким образом, предложенньп способ позволяет отказаться от использования электромеханического датчика скорости двигателя, повысить коэффициент мощности электропривода, что приводит к повьппению надежности и КПД. Формула изобретения

Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором, при котором на обмотку статора подают трехфазное переменное напряжение стабильной частоты, в обмотку ротора подают трехфазный переменный ток, отличающийся тем, что, с целью повышения -надежности и КПД, измеряют напряжения, пропоридюналь- ные ЭДС обмотки ротора и магнитноку потоку обмотки статора асинхронного двигателя, сравнивают эти напряжения, формируют амплитуду трехфазного переменного на пряжения пропорционально указанному результируюгцему напряжению сравнения, при этом амплитуду и фазу трехфазного переменного тока в обмотке ротора асинхронного двигателя поддерживают постоянными.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах установок с регулиро- .ванием скорости в широком диапазоне. Цель изобретения - повышение надежности и КПД. Управление асинхронным двигателем с фазным ротором осуществляется путем изменения амплитуды трехфазного переменного напряжения с помощью регулятора 8 напряжения, подаваемого на обмотку статора асинхронного двигателя 1, и поддержания заданных значений амплитуды и фазы тока в обмотке ротора с помощью стабилизатора 2 тока. Изменение напряжения на выходе регулятора 8 ocynie- ствляется в зависимости от величины и знака рассогласования напряжений с выходов датчиков 6, 7, пропорциональных ЭДС ротора и маш.потоку статора. 1 ил о с (Л