Синхронный электропривод Советский патент 1990 года по МПК H02P9/14 

315

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным синхронным машинам с неподвижными обмотками возбуждения, используемым преимущественно в приводе с циклической нагрузкой, например в приводе нефтепромысловых станков-качалок, а также в режиме генератора.

Цель изобретения - упрощение системы компаундного возбуждения, синхронной машины.

На фиг. 1 изображена принципиаль- |ная электрическая схема предложенного устройства; на фиг.2 и 3 - соответ- ственно эпюры токов и напряжения, лоясняющие работу устройстваS на .4 - график зависимости НДС шун- говой обмотки, сериесной обмотки с результирующей МДС .возбуждения от тока в цепи якорной обмотки.

Синхронный электропривод содержит Синхронную машину с якорной обмот- tcoft 1 , фазные выводы которой предг Назначены для подключения к источ- Йику переменного напряжения, а систе йа возбуждения состоит из шунтовой 1 и сериесной 3 обмоток с числом сатушек, одноименные выводы которых Соединены вместе, равным числу фаз Источника переменного напряжения, двух групп вентилей 4 и 5 и двух Ключей управления пуском, например, (тиристоров 6 и 7. Обе обмотки системы возбуждения размещены соосно на фбщем магнитопроводе. Общая точка Каждой группы вентилей, соединенных rto схеме полумостового выпрямителя, Соединена с одним из тиристоров 6, 7 Свободный вывод которых подключен к Общим точкам соответствующих обмоток 2, 3, при этом свободные выводы одно Группы вентилей 4 подключены к свобоным выводам катушек шунтовой обмотки 2 , предназначенным для подключения к упомянутому источнику напряжения, а свободные выводы второй группы вентилей 5 подключены к выводам сериесной обмотки 3, включенным Последовательно с якорной обмоткой 1

Электропривод работает следующим образом.

В исходном положении тиристоры 6 и 7 выключены и ротор машины неподвижен. Пуск машины осуществляется подключением фазных выводов А,В,С, якорной обмотки 1 и выводов шунтовой обмотки 2 к источнику переменного на пряжения.

0

5

0

5

0

35

40

45

50

55

В период пуска переменный ток создает в расточке статора вращающееся магнитное поле, которое приводит в движение ротор, а в системе компаундного возбуждения в это время происходят следующие процессы. При выключенных тиристорах 6 и 7 обе группы вентилей 4, 5 отключены от обмоток 2, 3 и распределение токов в этих катушках таково; что суммарное значение МДС катушек в обмотке в этот период равно нулю. Вследствие этого магнитное поле возбуждения отсутствует и ротор машины под действием асинхронного вращающего момента разгоняется до подсинхронной частоты вращения.

Наличие катушек 3 в цепи тока якоря увеличивает фазное сопротивление якорной обмотки, что приводит к снижению пусковых токов машины. При этом, поскольку магнитное поле 0В компенсировано,индуктивная составляющая сопротивления катушек отсутствует и в цепи переменного тока они ведут себя, как активное сопротивление.

В процессе асинхронного вращения ротора в катушках 0В наводится ЭДС, однако, поскольку эти катушки не имеют фазового сдвига в пространстве, а их одноименные выводы соединены вместе, на выводах 0В, которые подключены к источнику питания, эта ЭДС не создает разности потенциалов и, соответственно, не возникают токи, которые замыкаются через источник питания .

При предсинхронной частоте вращения ротора тиристоры 6 и 7 включают и катушки 2 и 3 шунтируются вентилями 4 и 5, после чего активное сопротивление 0В снижается в m раз, где m - число катушек в обмотке. После коммутации тиристоров катушки 2 и 3 , шунтированные вентилями 4 и 5, образуют короткозамкнутые контуры, в которых протекают токи, обусловленные напряжением источника питания и ЗДС самоиндукции катушек. Полярность этих токов сохраняется неизменной во времени, поэтому МДС обмоток 2 и 3 создает в магнитопроводе индуктора постоянное магнитное поле возбуждения. В результате этого в машине возникает синхронизирующий момент и происходит втягивание ротора в синхронизм.

Наличие короткозамкнутых контуров в системе возбуждения приводит к

тому, что для трехфазного источника питания форма токов в катушках 2 1А;

-ге

гс

и напряжение на этих катушках - пределах одного периода колебания напряжения этого источника имеют вид, показанный на фиг. 2.

Форма токов в катушках обмотки 3 1ЭД, 1}& ijc вследствие малого сопротивления этих катушек определяется током в якорной обмотке 1, величина которого обуславливается режимом работы машины.Причем, в пределах одного периода колебания фазного тока через каждую катушку 3 (фиг.З) проходит полуволна тока только на одной полярности, а в другом полупериоде ток замыкается через шунтирующий катушку вентиль. Расположение обмоток 2 и 3 соос- но на общем магнитопроводе позволяет получить в индукторе МДС возбуждения, равную сумме Ff Ры + Fc , где Гш - МДС шунтовой обмотки 2, a Fc -МДС сериесной обмотки 3. Величина суммарной МДС в режиме холостого хода машины (величина тока в якорной обмот- ке I, 0) как видно на фиг.4 равна Рш, а с увеличением нагрузки на валу возрастает пропорционально току якоря.

Формы МДС обмоток 2 и 3 соответствуют эпюрам токов Ј6 и 17 на фиг.2 и 3, которые протекают4 через тиристоры 6 и 7 в синхронном режиме работы машины и представляют собой сумму мгновенных значений токов во всех катушках соответствующей обмотки.

Анализ режима работы системы возбуждения показывает, что форма токов в цепи тиристоров 6 и 7 характерна для токов в цепи нагрузки, подключенной к выходу многофазного мостового выпрямителя, вход которого в одном случае (ток ife) подключен к источнику напряжения, а в другом (ток 1Т) к источнику тока. Это свидетельствует о том, что предложенная схема системы возбуждения позволяет получить данные режимы путем подключения 0В к выходу полумостового выпрямителя, число вентилей в котором вдвое меньше.

Выполнение 0В 2 с числом катушек, равным числу фаз источника переменного напряжения, позволяет распределить нагрузку по фазам и снизить

10

15

напряжение на выводах 0В, поскольку величина приложенного к катушке напряжения в зависимости от числа фаз составляет (m-l)/m от линейного напряжения источника.

Использование тиристоров 6 и 7 в качестве ключей управления пуском электродвигателя позволяет: наиболее просто организовать схему управления этим процессом, поскольку для открытия тиристоров достаточно подать на их управляющий электрод один открывающий импульс. В рабочем режиме эти тиристоры находятся в открытом состоянии за счет того, что токи, протекающие через них, не прерываются. В тех случаях, когда пуск машины происходит без включения 0В, как это

2о имеет место, например, в генераторном режиме работы синхронной машины, общие точки обмоток 2 и 3 вентилей 4 и 5 могут быть соединены вместе. Система возбуждения такой машины не

25 содержит ключей управления пуском.

Кроме того, изобретение обеспечивает, симметричное распределение нагрузки 0В по фазам и двухполупериод- ное выпрямление тока возбуждения при использовании выпрямителя с числом вентилей, равным числу фаз источника питания, выключение 0В без отключения выводов обмотки от источника питания, в процессе асинхронного пуска снижение величины пусковых токов и напряжения на тиристорах.

После включения тиристоров величина активного сопротивления 0В уменьшается в щ раз.

0

Формула изобретения

Синхронный электропривод, содержащий синхронную машину, фазные выводы 45 якорной обмотки которой предназначены для подключения к источнику переменного напряжения, две группы дополнительных обмоток по числу фаз якорной обмотки, выполняющие соответственно роль шунтовой и сериесной в системе возбуждения синхронной машины, одни выводы которых объединены в общую точку, две группы выпрямительных схем, связанных с дополнительными обмотками, и тиристоры, отличающийся тем, что, с целью упрощения компаудного возбуждения синхронной машины, указанные группы дополнительных обмоток размещены соосно на

30

35

0

5

общем магнитопроводе и являются непосредственно обмотками возбуждения, каждая группа выпрямительных схем выполнена в виде полумостового выпрями- тйля, общая точка полумостовых выпрямителей соединена с одним из тиристоров, а свободные выводы подключены к свободным выводам дополнительных оцмоток, которые для шунтовой группы

обмоток возбуждения предназначены для подключения к упомянутому источнику переменного напряжения, а для сериесной группы обмоток возбуждения свободные выводы включены последовательно с якорными обмотками, тиристоры свободным выводом подключены к общим точкам соответствующих групп /обмоток.

дополнительных S

Г

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным синхронным машинам с неподвижными обмотками возбуждения. Цель изобретения - упрощение компаундного возбуждения синхронной машины. Синхронный электропривод содержит синхронную машину с якорной обмоткой 1, фазные выводы которой предназначены для подключения к источнику переменного напряжения, а система возбуждения состоит из шунтовой 2 и сериесной 3 обмоток с числом катушек, равным числу фаз источника переменного тока, двух групп вентилей 4, 5 и тиристоров 6, 7. Обе обмотки системы компаундного возбуждения размещены соосно на общем магнитопроводе. Устройство обеспечивает симметричное распределение нагрузки по фазам и двухполупериодное выпрямление тока возбуждения при использовании выпрямителя с числом вентилей, равным числу фаз источника переменного напряжения. Выключение обмотки возбуждения достигается без отключения выводов сериесной 3 и шунтовой 2 обмоток от источника питания. В процессе пуска электродвигателя достигается снижение величины пусковых токов и напряжения на тиристорах 6, 7. После включения тиристоров величина активного сопротивления обмотки возбуждения уменьшается в M раз, где M - число катушек 4 ил.

Ы a)t