Синхронный электропривод Советский патент 1990 года по МПК H02P9/14 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным синхронным мапинам с неподвижными обмотками возбуждения (OBf, используемым преимущественно в приводе с циклической нагрузкой, например в приводе нефтепромысловых станков-качалок.

Цель изобретения - упрощение и повышение надежности за счет снижения напряжения на коммутируемых тиристорах.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема синхронного электропривода.

Синхронный электропривод содержит синхронную машину с якорной обмоткой 1, фазные выводы которой предназначены для подключения к источнику переменного напряжения,а система возбуждения составлена из шунтовой 2 и се- риесной 3 обмоток с числом катушек, равным числу фаз этого источника, причем одноименные выводы катушек шунтовой обмотки 2- соединены вместе, двух групп тиристоров 4 и 5 и тирис- гора 6. Обе обмотки системы возбуждения размещены соосно на общем магни- топроводе, общая точка первой группы тиристоров 4, соединенных по схеме полумостового выпрямителя, подключена к одному выводу тиристора 6, второй вывод которого соединен с общей точкой катушек шунтовой обмотки 2, при этом свободные выводы тиристоров 4 подключены к свободным выводам катушек этой обмотки, предназначенным для подключения к упомянутому источнику переменного напряжения, каждая катушка сериесной обмотки 3 одним выводом соединена с фазным выводом якорной обмотки 1, а другим - со свободным выводом этой обмотки, соединенной по схеме треугольника, при этом вторая группа составлена из тиристоров 5, которые шунтируют катушк сериесной обмотки 3.

Электропривод работает следующим образом,

В исходном положении тиристоры 5 и 6 выключены и ротор машины неподвижен. Пуск машины осуществляется подключением фазных выводов А,В,С якорной обмотки 1 и выводов щунтовой обмотки 2 к источнику переменного напряжения.

В период nycKd переменный ток сочтет в p.if точке п л гора машины вра

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

щающееся магнитное поле, которое приводит в движение ротор, а.в системе возбуждения в это время происходят следующие процессы. При выключенных тиристорах 5 и 6 обе группы выпрямителей отключены от обмоток 2 и 3 и распределение токов в этих катушках таково, что суммарное значение МДС катушек в каждой обмотке в этот период равно нулю. Вследствие этого магнитное поле возбуждения отсутствует и ротор машины под действием асинхронного вращающегося момента разгоняется до подсинхронной частоты вращения.

В процессе асинхронного вращения ротора в катушках 0В наводится ЭДС, при этом, поскольку якорные обмотки 1 соединены в треугольник, катушки обмотки 3 оказываются замкнутыми между собой последовательно и нагруженными на сопротивление якорной обмотки 1.

Переменный ток, циркулирующий в цепи обмоток с частотой скольжения, создает в якорной обмотке 1 и 0В 3 пульсирующее магнитное поле, которое не приводит к появлению тормозного момента о Наличие катушек обмотки 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 2 и 3 отсутствует и в цепи переменного тока они ведут себя, как активное сопротивление.

В катушках пунтовой обмотки 2, которые не имеют фазового сдвига в пространстве, а их одноименные выводы соединены вместе, ЭДС не создает разности потенциалов на выводах 0В 2, подключенных к источнику переменного напряжения и, соответственно, не возникают токи, которые замыкаются через этот источник питания. По отношению к тиристору 6 катушки обмотки 2 подключены параллельно, поэтому при пуске машины к закрытому переходу этого тиристора прикладывается напряжение, мгновенное значение которого равно сумме (m-1)/n+1, где U2 - напряжение источника питания, 1 - ЭДС, наводимая в одной катушке, т - число катушек.

При подсинхронной частоте вращения ротора на управляющие электроды тиристоров 5 и 6 подают1 открывающие импульсы и катургки 2 и 3 шунтируются

тиристорами 4 и 5. После коммутации тиристоров катушки 2 и 3 образуют короткозамкнутые контуры, в которых протекают токи, обусловленные источником переменного напряжения и ЗПС самоиндукции катушек. Полярность этих токов сохраняется неизменной во времени, поэтому М1С обмоток 2 и 3 создает в магнитопроводе индуктора постоянное поле возбуждения. В результате этого в машине возникает синхронизирующий момент и происходит втягивание ротора в синхронизм.

Расположение обмоток 2 и 3 соосно на общем магнитопроводе позволяет получить в индукторе МДС возбуждения, равную сумме F РЫ+РС , где РЫ - МДС шунтовой обмотки 2, F - МДС сериесГенераторный режим работы синхронной машины отличается от описанного тем, что отсутствует процесс асинхронного вращения ротора. Тиристоры 5 и 6 в этом случае не принимают участие в работе системы возбуждения и поэтому общая точка 0В 2 может быть соединена с обпей точкой тиристоров 4, 10 а тиристоры 5 выполнены на диодах.

Кроме того, изобретение обеспечивает симметричное распределение нагрузки по фазам и двухполупериодное вы- 15 пря-мпение тока возбуждения при использовании выпрямителя с числом вентилей, равным числу фаз источника питания, выключение 0В без отключения выводов обмотки от источника питания, а в проной обмотки 3. Величина суммарной МДС 2о цессе асинхронного пуска снижение ве- в режиме холосто го хода машины (величина тока в якорной обмотке )

личины пусковых токов и напряжения на тиристорах.

равна F , а с увеличением нагрузки возрастает пропорционально току якоря и соответствует сумме мгновенных значений токов во всех катушках обмоток 2 и 3.

Анализ режима работы системы возбуждения показывает, что Форма токов в цепи тиристора 6 характерна для токов в цепи нагрузки, подключенной к выходу многофазного мостового выпрямителя, вход которого подключен к источнику напряжения. Это свидетельствует о том, что предложенная схема системы возбуждения позволяет получить данный режим путем подключения 0В к полумостовому выпрямителю, число вентилей в котором вдвое меньше.

Выполнение 0В 2 с числом катуиек, равным числу фаз источника переменного напряжения, позволяет распределить нагрузку по Фазам и снизить напряжение на выводах 0В, поскольку величина приложенного к катушке напряжения в зависимости от числа Фаз составляет (m-I)/m от линейного напряжения источника.

Использование тиристора 5 в качестве ключа управления пуском электродвигателя позволяет наиболее просто организовать схему управления этим ключом, поскольку для открытия тиристора достаточно подать на его управляющий электрод один открывающий импульс, после чего открытое состояние тиристора поддерживается постоянным током в цепи этого тиристора.

Генераторный режим работы синхронной машины отличается от описанного тем, что отсутствует процесс асинхронного вращения ротора. Тиристоры 5 и 6 в этом случае не принимают участие в работе системы возбуждения и поэтому общая точка 0В 2 может быть соединена с обпей точкой тиристоров 4, а тиристоры 5 выполнены на диодах.

Кроме того, изобретение обеспечивает симметричное распределение нагрузки по фазам и двухполупериодное вы- 5 пря-мпение тока возбуждения при использовании выпрямителя с числом вентилей, равным числу фаз источника питания, выключение 0В без отключения выводов обмотки от источника питания, а в процессе асинхронного пуска снижение ве-

личины пусковых токов и напряжения на тиристорах.

Формула изобретения

25

0

Синхронный электропривод, содержащий синхронную машину, фазные выводы 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 маши5 ны, ОДРШ выводы группы шунтовых обмоток объединены в общую точку, две группы выпрямительных схем, связанных с дополнительными обмотками, и тиристоры, отличающийся тем,

0 что, с целью упрощения и повышения надежности за счет снижения напряжения на коммутируемых тиристорах, обе группы дополнитепьных обмоток размещены соосно на общем магнитопроводе

5 и являются непосредственно обмотками возбуждения, одна группа выпрямительных схем выполнена в виде полумостового выпрямитепя, нулевой вывод которого соединен с тиристором, второй вывод которого соединен с общей точкой группы шунтовых обмоток, свободные выводы которых соединены со свободными выводами полумостового выпрямителя и предназначены для подключения к упомянутому источнику переменного напряжения, вторая группа дополнительных обмоток соединена одними выводами с вторыми выводами якорных обмоток, первые ппчоды которых соеди0

5

715347468

Йены по схеме треугольника с вторыми выпрямительной схемы составлена из выводами второй группы дополнитель- тиристоров, которые шунтируют допол- ных обмоток, при этом вторая группа .нительные, обмотки второй группы.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным синхронным машинам с неподвижными обмотками возбуждения. Цель изобретения - упрощение системы компаундного возбуждения и повышение надежности за счет снижения напряжения на коммутируемых тиристорах. 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 этого источника, двух групп вентилей 4, 5 и тиристора 6. Обе обмотки системы 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 обмоток сериесной 3 и шунтовой 2 от источника питания. В процессе пуска электродвигателя достигается снижение величины пусковых токов и напряжения на тиристоре 6. 1 ил.