Электропривод для механизма с вентиляторным моментом нагрузки Советский патент 1989 года по МПК H02P7/36 H02P7/62 

Изобретение относится к электротехнике .

Целью изобретения является повышение надежности путем устранения пульсац11й момента с частотой, равной собственной частоте колебаний механической части.

На чертеже представлена электрическая схема электропривода для механизма с вентиляционным моментом нагрузки.

Электропривод содержит асинхронный двигатель 1 с фазовым ротором, трехфазный мостовой выпрямитель 2, выход которого через дроссель подключен к входу зависимого инвертора

3,выходом через согласующий трансформатор подключаемый к сети.

Электропривод снабжен дросселями

4,управляемыми ключами 5, блоком 6 управления. Каждый дроссель 4 включен между соответствующими выводом фазной обмотки ротора и входом трех-

Введение добавочной ЭДС и ра 3 позволяет регулировать пи ротора и, как следствие,

15 обмотке ротора, момент и час щения.

В асинхронном вентильном пульсации электромагнитного электродвигателя вызваны нес

20 дальностью тока ротора, обу ной выпрямителем в роторной Фазный ток ротора при соедин обмоток в звезду имеет трапе ную форму. Гармонический сос

фазного мостового выпрямителя 2. Каж- тока ротора имеет вид: дый дроссель зашунтирован соответстi(t)

А t«cos ntJt ,

вующим управляемым ключом 5. Управляющие входы ключей подключены к выходу блока 6 управления, входом соединенного с датчиком 7 частоты вращения. Индуктивность каждого дросселя определяется из выражения

4 где L

I 0,72MKp(Uc/UcH) Л lM,()2 - J

(1)

M

и

приведенная к ротору индуктивность фазы электродвигателя, THJ

критический момент электродвигателя Н Mi момент нагрузки электродвигателя при номинальной частоте вращения, Н-м; номинальное напряжение электродвигателя. В; напряжение на статоре электродвигателя, Bi частота сети, Гц собственная частота колебаний механической части элек тропривода, Гц.

Блок 6 управления может быть выполнен в ВИДЬ двухпорогового дискриминатора, который выделяет область, заданную двумя уравнениями напряжений, и вьшолняется, например, на сдвоенном компараторе.

Электропривод работает следуюнщм образом.

кр

MO

сн Uc fcf Напряжение, подводимое к статорной обмотке асинхронного электродвигателя 1, трансформируется в обмотку ротора. Напряжение на выводах обмотки ротора, величина и частота которого

пропорциональна скольжению, выпрямляется трехфазно мостовым выпрямителем 2. Зависимый 3 создает добавочную ЭДС в цепи вьтрямленного тока ротора.

Введение добавочной ЭДС инвертора 3 позволяет регулировать ток цепи ротора и, как следствие, ток в

обмотке ротора, момент и частоту вращения.

В асинхронном вентильном каскаде пульсации электромагнитного момента электродвигателя вызваны несинусоидальностью тока ротора, обусловленной выпрямителем в роторной цепи. Фазный ток ротора при соединении его обмоток в звезду имеет трапецеидальную форму. Гармонический состав тока ротора имеет вид:

i(t)

Am/I

8

А t«cos ntJt ,

h9i

1 , nr . п - Sin f sin - ,

(2)

где I , ГЛ r

5

выпрямленный ток асинхронного вентильного каскадаi порядок гармоник тока-, угол коммутации в роторном выпрямителе.

Каждой гармонической составляющей тока ротора при 1 соответствует составляющая момента электродвигателя

0

М,

где

iL,

Lh, sin(+m-1)suj,tj , (3)

5

rh

e S

0

5

индуктивность цепи намагничивания электродвигателя} амплитуда m-й гармоники тока poTopaj

амплитуда тока намагничиванияскольжение.

Основные гармонические составляющие момента электродвигателя обусловлены пятой и седьмой гармониками тока ротора. В трехфазной схеме пятая гармоника образует систему обратной последовательности фаз, а седьмая - систему прямой последовательности. Частоты колебаний, электромагнитного момента, обусловленные этими гармониками, равны; а

51494190

величина момента определяется выра- т.е. частота скольжения s „ в резожением

нансе

нансе

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности путем устранений пульсаций момента с частотой, равной собственной частоте колебаний механической части. С этой целью в электропривод для механизма с вентиляторной нагрузкой введены дроссели 4, шунтированные управляемыми ключами 5. Дроссели 4 включены в цепи фаз обмотки ротора асинхронного двигателя 1. Дроссели включаются в цепь ротора, после того, как на управляющие входы ключей поступает сигнал с блока управления 6. Блок управления выдает сигнал на размыкание ключей 5 тогда, когда частота вращения асинхронного двигателя находится в резонансной зоне. В этом случае угол коммутации вентилей трехфазного мостового выпрямителя 2 устанавливается равным 60°. При таком угле коммутации уменьшаются пульсации электромагнитного момента, вызванные пятой и седьмой гармониками. В результате уменьшаются крутильные колебания в механической части электропривода, когда частота пульсаций момента электродвигателя близка или равна собственной частоте колебаний механической части. 1 ил.

3Т

(- -Ь ) - ( + 6 )

Гармоническая составляющая М зависит от амплитуды п-й гармоники тока ротора, которая определяется величиной вьтрямленного тока 1 и углом у коммутации, связанных между собой зависимостью

arccosC

1 - Lp Ij

I ,, ;.

где E - - линейное напряжение на колцах неподвижного ротора; L р - индуктивное сопротивление

фазы двигателя, приведенное к ротору.

При заданном моменте нагрузки на валу злектродвигателя амплитуда пульсаций момента М j- , зависит от угла коммутации, достигая минимального значения при f . При совпадении частоты пульсаций момента М с собственной частотой f колеба- НИИ механической части имеет место резонанс, когда колебания момента электропривода многогранно усиливаются. Амплитуда колебаний в механической части электропривода зависит от возмущения, т.е. величины основной гармонической составляющей момента М г Для достижения возмущения необходимо изменять угол коммутации роторного выпрямителя 2. Согласно (5) угол коммутации зависит от индуктивного сопротивления L р фазы двигателя, приведенной к ротору. Для обеспечения минимального значения возмущения, которое соответствует углу коммутации у 60, необходимо, чтобы индуктивность вводимого в каждую фазу дросселя выбиралась в соответствии с вьфажением (1) при заданном значении собственно частоты f колебаний механической

части электропривода. IЧастота колебаний момента М j ,

как следует из (4), пропорциональна скольжению s и равна 6 s t, где (jjyt f j, -частота напряжения статора. С изменением частоты вращения электропривода изменяется и частота ксшебаний момента М 5 т усло- вии 6sfc f; наступает резонанс.

Sp

f ,и 6 f.

(6)

Значительные упругие колебания момента в механической части электропривода имеют место и при частотах

колебаний момента М

5,7

близких к

частоте f. Этой зоне частот соответствует резонансная зона скольжения Sp, границы которой определяются значениями К и K,j:

15

(bL.K,).Sp,(.K,),

где 0,2 , 0, 0,2 . Учитывая соотношение

(7)

20

s

По-П

(8)

где Пр - синхронная частота вращения;Г1 текущее значение частоты

вращения, условие (8) можно видоизменить:

,,(9)

Д , - (,)} -,

- (If- )J .

Соотношение (9) определяет резонансную зону через частоту вращения.

При частотах вращения, удовлетворяющих условию (9), блок 6 управления вьщает сигнал на размыкание управляемых ключей 5. Дроссели 4

вводятся в цепь роторной обмотки, угол коммутации устанавливается равным 60, амплитуда колебаний момента уменьшается. При частотах вращения, лежащих вне резонансной

зоны, блок 6 управления вьщает сигнал на замыкание ключей 5.

В электроприводе уменьшаются крутильные колебания в механической части в зоне скольжений, когда час-

тота пульсаций момента электродвигателя близка или равна собственной частоте колебаний механической части электропривода. Это повышает надежность электропривода.

ормула изобретения

Электропривод для механизма с вениляторным моментом нагрузки, содер-

жащий трехфазный асинхронньй электродвигатель с фазным ротором, датчик частоты вращения, трехфазный мостовой выпрямитель, выход которого подключен к входу инвертора, отличающийся тем, что, с целью повыпения надежности путем устранения пульсаций момента с частотой, равной собственной частоте колебаний механической части электропривода, введены дроссели, управляемые ключи и блок управления, каждый дроссель шунтирован соответствующим управляемым ключом и включен между со- ответствующими фазным выводом обмотки ротора асинхронного электродвигателя и фазным входом трехфазного мостового выпрямителя, управляющие входы ключей подключены к выходу бло ка управления, входом соединенного с выходом датчика частоты вращения, при этом индуктивность L а каждого

Составитель А.Головченко Редактор А.Маковская Техред А. Кравчук Корректор с.Ыекмар

Заказ 4127/5А

Тираж 550

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

---------1

Производственно-издательский комРинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

дросселя выбрана в соответствии с выражением I

т -, 0 72MKf(Uc/UcH) 1 f Pl Mo(1-fM/f fc) J

где Ь p - приведенная к рототу индуктивность фазы электродвигателя;

М

F

UCH

U f с критический момент электродвигателя; номинальное напряжение электродвигателя ;

напряжение на статоре электродвигателя ; частота сети;

собственная частота колебаний механической части электропривода ;

момент нагрузки электродвигателя при номинальной частоте враи1ения.

Подписное