Электропривод переменного тока Советский патент 1990 года по МПК H02P1/50 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска синхронных МЕШШН частотой 50 Гц от нерегулируемой промышленно сети частотой 50 Гц или в случаях других совпадающих или близких час тот сети и машины.

Цель изобретения - упрощение и уменьшение стоимости устройства для пуска.

На фиг,1 приведена структурная схема электропривода переменного тока; на фиг.2 - синхронная машина, разрезу на фиг.З и 4 - временные диаграм..

Электропривод переменного тока (фигЛ) содержит синхронную машину 15 тиристорный преобразователь 2 с :непосредственной связью,, датчики 35 тока в фазах синхронной машины, датчик б положения ротора, соединен- ньш с системой 7 управления, и диод который включен между концами обмотки возбуждения синхронной машины 1 .,

На фиг.2 цифрами от 9 до 12 обозначены характерные положения ротора „ Угловое положение ротора обозначено углом у 5 которьй образует ось полюса ротора с плоскостью эквивален нога витка фазы обмотки статора (например, фазы А)

На фиг.З и 4 приведены временные диаграммы для различных частот враще кия ротора - на фиг.З для начально- го этапа пуска (в качестве примера 21,4 Гц); на фиг„4 для завершающего этапа пуска (в качестве примера 42,8 Гц), На фиг.З и 4 приведены ) напряжения (и) и ток (i) соответственно фаз AjBjCj; г) угловое полжение ротора относительно фазы А обмотки статора в виде функции угла со которое определяет направленкге и-мпульсов тока в фазе А обмотки ста- тора; д) шчпульсы тока в фазе А обмотки статора, а также сигналы датчика положения ротора (гфямоуг оль- ники вьше оси абсцисс), которые соответствуют разрешб1НкьЕ г кнтервалд ,цля прохояодения 1Ф-1пульсов положительной полкрности, когда ось полюса ро тора находится между позициями 12-9- 10, когда cos jf 0, и разоешенгше интерзалы ;тля прохождения импульсов отри1;ательной полярност: ; соотвеТ ...Т вующие паузам между сигналами датчика поло7кения ротораSкогда ось полюса

g

tO

15

20 25

30

35 40 45

50

5

ротора находится между позициями 10- 11-12, когда cos О; е) угловое положение ротора относительно фазы А обмотки статора в виде функции угла sinj,которое определяет величину и полярность напряжения, наведенного в обмотке ротора; ж) напряжение, наведенное в обмотке ротора; з) ток в обмотке ротора.

Электропривод работает следующим образом. Управляющие сигналы для отпирания соответствующих тиристоров анодной или катодной группы преобразователя 2 формируются в системе управления 7, когда одновременно выполняются условия:

1)ток. предыдущего импульса, протекающего в фазе обмотки статора машины стал равным нулю (импульс завершен) ; в этот момент времени от датчика тока соответствующей фазы 3, 4,5 поступает сигнал на соответствующий вход системы управления-,

2)ротор находится в таком положении, когда импульсы тока создают по-- ложительный вращаюш й момент, это определяется сигналами датчика положения ротора 6 - наличие сигнала является разрешением для прохождения импульсов положительной полярности, отсутствие сигнала (пауза) является разрешением для прохождения импульсов отрицательной полярности.

При выполнении указанных условий в системе управления вырабатываются управляюидае сигналы для отпирания тиристоров, которые подаются на управляющие входы тиристоров соответственно катодной или анодной группы - в зависимости от сигнала датчика положения ротора. При этом отпирается тот тиристор, у которого на аноде наибольшее положительное напряжение (из анодной группы), или соответственно тот, на катоде которого наименьшее отрицательное напряжение (из катодной группы)с Открывание тиристора приводит к протеканию импульса тока в данной фазе обмотхи статора.

Условия создания вращающего момента и трансформации из статора в ротор -в машине ортогональны, т.е. положение ротора, при котором создается максимальный вращающий момент, и положение ротора, при котором имеет место максимальная трансформапия напряжения из статора в ротор, отлича5

ются друг относительно друга на

90 эл.град.

Вращатаций момент определяется вьфажением

Mgp C.l.lgcosy,

переменное напряжение, трансформированное из статора в ротор, определяется выражением «

Up C.

где If - ток статора;

Ig - ток возбуждения; У - угловое положение ротора; и - напряжение на обмотке статора;К - коэффициент трансформации

из статора в ротор; ;С, С2 конструктивные постоянные

машины.

Как следует из диаграмм на фиг.З, 4,импульсы тока положительного направления протекают в обмотке фазы статора (например фазы А) в течение промежутка времени, когда магнитная ось полюса ротора находится между позициями 12-9-10 (когда ),T,e. импульсы располагают- ся в пределах сигнала датчика положения ротора. Соответственно импульс тока отрицательного направления протекают в течение промежутка времени, когда магнитная ось полюса ротора на ходится между позициями 10-11-12 (когда )5 т.е. импульсы располагаются в пределах пауз между сигналами датчика положения ротора. Импульсы тока в фазе машины (фиг.З, 4д) протекают от разных фаз сети (фиг.3,4 а,б,в). Над каждьп импульсом тока фаза сети (А,В или С), которая проводит данный импульс тока. Возможно такое управление, Kor да импульс Т-Ока частично выходит за пределы разрешенного интервала. Однако в этом случае среднее значение мог мента, созданного этим импульсомt всегда положительно, в предельном слу чае равно нулЮ; как, например, для последнего импульса тока в пределах разрешенного интервала (фиг„3,.4 д)

В течение времени протекания им-, пульса тока напряжение соответствую- щей фазы сети, породившей этот импульс, через открытый тиристор дрикла дьгеает к обмотке статора. Так, например, в течение времени протекания

)

15

20

2530ы- ,, 0 г. у-50

ее -вого на диаграмме импульса тока от фазы С сети (фиг.3,4) к обмотке статора приложен участок напряжения фазы С.; которьй на диаграмме заключен между вертикальными линиями. В соответствии с выражением (2) это напряжение, умноженное на К и sinjj,приложено к обмотке ротора (фиг,3,4 ж). Далее таким же образом к обмотке ротора прикладьшаются отрезки напряжений соответствующих фаз сети в зависимости от того, какая фаза сети проводит и fflyльc тока. Наведенное таким образом в обмотку ротора напряжение изображено на фиг.3,4 ж. Это напряжение представляет собой переменное напряжение, возможно с паузами, с определенным содерясанием выспнгх гармоник. Поскольку обмотка ротора замкнута накоротко через диод 8, то имеет место однополупериодное выпрямление этого напряжения и в обмотке ротора протекает постоянньй ток.

Роторные обмотки возбуждеипя синхронных машин имеют большую индуктивность и относительно . малое активное сопротивление, соответственно велика щпостоянная времени. При этом ток в обмотке возбуждения имеет достаточно сглаженную форму (фиг.3,4 з). Хотя в принципе для создания 1 шульсного момента сглаженность формы тока возбуждения не является необходимостью.

Величина тока в обмотке ротора определяется сопротивлением обмотки возбуждения и сопротивлением диода в прямом направлении. Направление протекающего в обмотке возб окдения постоянного тока определяется направлением включения короткозамыкаюш;его диода. Направление тока возбуждения, в свою очере дь, определяет направление потока возбуждения и соответственно направление вращения ротора. Переключение шунтирующего диода, кстати, мо- лсет быть использовано для реверса машины.

Как следует из сравнения диаграмм .на фиг.З и 4, приведенных для различных частот вращения, самовозб таде- ние машины обеспечивается независимо от частоты вращения.

Данное устройство может быть ис-( пользовано для пуска мощных синхрон- ных двигателей, компенсаторов, а также синхронных генераторов электростанций, запускаемых от сети без использования приводного двигателя (турби.ны) с целью использования генератора в режиме синхронного компенсатора.

Изобретение создает технико-экономический эффект во всех тех случа- HXj когда запускаемая синхронная машина имеет машинный возбудитель, который установлен на одном валу с запускаемой синхронной мапшной и не мЬжет быть использован для возбужде- НИН машины при пуске, в связи с чем требуется создание специального возбудителя .

Технико-экономический эффект от и|:1пользования изобретения создается в. результате уменьшения стоимости у|::тройства для пуска за счет исключенйя специального возбудителя с введением вместо него одного диода, стой мЬсть которого несоизмеримо меньше ctoимocти возбудителя.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий синхронную машину с обмоткой якоря и возбуждения, тиристорньй преобразователь частоты с непосредственной связью, выход которого через датчики тока подключен к вьшодам обмотки якоря синхронной машины, систему управления, одни входы которой соединены с выходами датчиков тока, а другие подключены к датчику положения ротора синхронной машины, а выходы соединены с- входами управления тиристорного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения и уменьшения стоимости, в него введен диод, подклю- ченньй параллельно обмотке возбуждения синхронной машины.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является упрощение и уменьшение стоимости. С этой целью в электропривод переменного тока введен диод 8, подключенный параллельно обмотке возбуждения синхронной машины 1, т.к. обмотка ротора замкнута на диод 8, то в ней протекает постоянный ток, величина которого, а следовательно и пускового момента, определяется сопротивлением обмотки и диода. Направление протекания тока в обмотке ротора и его вращение определяется направлением включения диода 8. Переключение его может быть использовано для реверса. 4 ил.

I S

ж

С A В

™i

,

fc7

ZlK

Фиг.З

а

В

д Е

Составитель В.Тарасов Редактор Л.Пчолинская Техред М.Дидык Корректор А.Осауленко

Заказ 3393

Тираж 455

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

А В

.vyvy

ФивЛ

Подписное