Электропривод переменного тока Советский патент 1989 года по МПК H02P7/62 

ГО

рие.1

31

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах инерционных накопителей энергии, устройствах для пуска синхронных генераторов, приводах буровых установок.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных и динамических показателей путем стабилизации динамического момента.

На фиг. 1 представлена функциональная схема электропривода переменного тока; на фиг. 2 - механическая характеристика двигателя при пуске, характеристика момента сопротивлени Mj. и естественная механическая характеристика.

Электропривод переменного тока содержит асийхронный двигатель 1 с фазным ротором, статорная обмотка которого снабжена зажимами для подключения к фазам источника 2 питания. Выводы роторной обмотки двигателя подключены к входу первого выпрямителя 3, последовательно с кото- рьм соединены второй выпрямитель 4 и инвертор 5, ведомый сетью. Выходы второго вьтрямителч 4 через трехфазный стабилизатор 6 переменного тока подключены к фазам статорной обмотк асинхронного двигателя 1, к которым подключен и трехфазный выход инвертора 5.

В электропривод переменного тока введен блок формирования ЭДС инвертора, который состоит из источника 7 постоянного напряжения управления с двумя выходами Uco и U, реле 8 с обмоткой, замыкающим 9 и размыкающим 10 контактами, сумматора 11, резистора 12, узла 13 задания уменьшения ЭДС инвертора.

Обмотка реле 8 через резистор 12 подключена параллельно вьгходу выпрямителя 3. ПервыГ выход источник 7 через замыкающий контакт 9 реле подключен к входу узла 13 задания уменьшения ЭДС инвертора, который зашунтирован размыкающим контактом 10 реле. Выход узла 13 подключен к инвертирующему входу сумматора 11, прямой вход которого соединен с вто рьм выходом иу источника 7. Выход сумматора соединен с входом системы 14 импульсно-фазового управления инвертора 5.

Электропривод работает следующим обоазом.

При подаче напряжения сети на вход параметрического стабилизатора 6 напряжения на выход инвертора 5 и на обмотку статора асинхронного двигателя 1 в цепи постоянного тока прс обрлзорателя ч аст.тты протекает выпрямленный ток, в обмотке ротора - переменный ток. Напряжение на входе инвертора постоянно и опреде.пяется величиной напряжения U|j, подаваемого на неинвертируюгхий нход сумматора 1 1 . Напряжение Uu на втором вр гходе источника постоянного н,111рчжения управления выбирается таким образом, чтобы ЭДС инвертора 6 бьша несколько больше или равна напряжению U на выходе первого мостового выпрямителя при неподвижном роторе, когда ЭДС в роторной цепи максимальна.

В первьп момент времени ротор не вращается, так как протекающий в роторной цепи ток сочдает гюстояь Н1:П элйктромагнитный момент М (фиг.2) двигателя, который значительно меньше начального сопротивления М,,, но больше момента сопротивления М, при вращении на номинальной час-- то гч вращения. Напряжение на выходе neiiBoi о мостового выпрямителя 31), - const. При этом выполняется условно :

Ua + и и

ь

где и ц - напряжение на выходе второго мостового выпрямителя 4;

Uj - напряжение на входе инвертора 5.

Поскольку Us за счет выбора Uu устанавливается несколько больше или равным Uj, то напряжение U на выходе выпрямителя 4 при неподвижном роторе больше или разно нулю. Такая величина Uu выбирается для того, чтобы сузить диапазон уменьшения ЭДС инвертора 6.

При подключении обмотки статора асинхронного двигателя 1 к сети на выпрямителе 3 увеличивается напряжение, срабатывает реле 8, контакт 9 замыкается, подключая первый выход иф( источника 7 к инверсному входу узла задания уменьшения ЭДС инвертора. Контакт 10 реле 8 размыкается и y;iej7 13 задания уменьшеипя ЭДС инвертора начинает формировать линейнгч нарастающее до величины Ijcp напряжен51

ние, которое поступает на инвертирующий вход сумматора 11, на неинвертирующий вход которого поступает напряжение Uy с второго нькода источника U7. Напряжение иф( на первом выходе источника постоянного напряжения управления выбирается из условия обеспечения необходимой величины пускового момента двигателя, которая должна быть больше начального момента сопротивлг ния . С выход сумматора 11 на вход системы 14 чм- ну.чьсно-фазового управления инвертером 5 ггодается напрнжение L lj - Ucpo которое вызывает уменьшение ЭДГ инвертора относительно установ.енной начальной вeJ ичины, задаваемой напряжением Uy, до минимального допустимого значения, определяемого разностью Uy - U(p( . В результате ток в роторной цепи асинхронного двигателя увеличивается, а значит, возрастает и электромагнитный момент двигателя ло величины, достаточной для преодоления начального момента сопротивления. Шраметрический стабилизатор 6 тока закорачивается через открытые вентили второго мостового выпрямителя 4, при этом и 0. В этом случае

Ufe из + IjR

Ь

1 де Ij - выпрямленньй ток в цепи постоянного тока преобразователя частоты; R(, - суммарное сопротивление

этой цепи.

При неподвижном роторе Uj const и уменьшение ЭДС, инвертора 5 компенсируется увеличение тока Ij,, а значит, и увеличением электромагнитного момента. При его значении, превышающем значение начального пускового момента М ротор двигателя начинает вращаться и двигатель начинает разгоняться по участку АВ механической характеристики 15 (фиг.2). При достижении ЭДС инвертора минимального значения ока сохраняется неизменной до конца разгона двигателя до номинальной частоты вращения, уменьшается ЭД рогора, а значит, и напряжение Ug. Ток IP, также уменьшается. При этом в вьлпрямителе 4 начинаются коммутационные г-роцессы и с этого момента (ок в цепи постоянного тока остается неизменным и равным току параметрического стабилизатора до конца раз

2426

гона двигателя. В точке В кой характеристики 15 Ue U, и при дальнейшем разгоне двигателя IJj уменьшается, а величина напряжения и возрастает, ток в роторной цепи переменньй, неизменный по амплитуде и фазе за счет действия параметрического стабилизатора 6. Двигатель раз0 гоняется по участку ВС механической характеристики 15 до номинапьной частоты вращения при постоянном моменте двигателя. По достижении номинальной частоты вращения U О, реле 8 обес5 точивйется, разм111кается контакт 9 и замыкается ко такт 10 реле 8, при этом вход узла 13 отключается от первого входа Vcf источника 7, узел 13 шунтируется контактом 10. Напряжение

0 и на его выходе становится равным нулю. На вход системы 14 импульсно- разового управления поступает постоянное напряжение Uu , которое увегги- чивает ЭДС инвертора 6 до начального

5 значения. Двигатель работает на естественной механической характеристике 16 при моменте сопротивления меньше Mi,.

1ри резком набросе нагрузки двига0 тель переходит на свою характеристику 15 (участок RC), что предохраняет двигатешь и механизм от перегрузок.

Таким образом, в процессе пуска ток в роторной обмотке асинхронного двигателя превышает свое номинальное значение только на очень непродолжительное время, необходимое для преодоления значительного начального момента сопротивления. Дальнейший раз- гон до номинальной частоты вращения происходит при меньшем по величине неизменном по амплитуде и фазе переменном токе в роторной обмотке, а значит, при постоянном моменте двигателя. В результате уменьшается мощность двигателя и параметрического стабилизатора. Кроме того, так как после преодоления значительного момента сопротивления вместе с моментом сопротивления уменьшается момент двигателя, динамический момент в течение всего времени разгона остается практически постоянным, что улучшает динамику и облегчает работу электропривода.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока по авт. св. № 1272463, отличающийся тем, что, с целью улуч5

0

шения массогабаритных показателей путем стабилизации динамического момента, введён блок формирования ЭДС инвертора, составленный из источника постоянного напряжения управления с двумя выходами, реле с размыкающим и замыкающим контактами, резистора, узла задания уменьшения ЭДС, инвертора и сумматора, причем обмотка реле через резистор подключена параллельно выходу первого мостового вьтрямителя, первый выход

упомянутого источника через замыкающий контакт реле подключен к входу узла задания уменьшения ЭДС инвертора, шунтированного размыкаюп1Им контактом реле, выход упомянутого узла задания соединен с инверсным входом сумматора, прямой вход которого подключен к второму выходу источника постоянного напряжения управления, а вьпсод сумматора предназначен для подключения к входу системы управления инвертором.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах инерционных накопителей энергии, устройствах для пуска генераторов, в приводах буровых установок. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей и динамических показателей путем стабилизации динамического момента. Электропривод переменного тока снабжен последовательно соединенными резистором 12, реле 8, параллельно подключенными к выходу мостового выпрямителя 3 в цепи роторной обмотки асинхронного двигателя 1. Система 14 импульсно-фазового управления инвертером 5 подключена к выходу сумматора 11, прямой вход которого соединен с выходом Иу источника 7 постоянного напряжения управления. Инвертирующий вход сумматора 11 подключен к выходу узла 13 задания уменьшения ЭДС инвертора, который зашунтирован размыкающим контактом 10 реле 8, а входом через замыкающий контакт 9 подключен к выходу И_ф1 источника 7. В процессе пуска ток роторной обмотки двигателя превышает свое номинальное значение только на очень непродолжительное время, необходимое для преодоления значительного начального момента сопротивления. Разгон двигателя до номинальной частоты вращения происходит при неизменном по амплитуде и фазе переменном токе в роторной цепи, т.е. при постоянном моменте. 2 ил.

16

М