Электропривод переменного тока Советский патент 1991 года по МПК H02P7/74 

23

l

15

ТЕ/

HTJ

J „ц

-+12

75,

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах с асинхронным электродвигателем. Цепью является повышение надежности и упрощение. Электропривод содержит двухскорост- ной трехфазный электродвигатель, статорные обмотки которого пофазно выполнены в виде двух полуобмоток каждая и С ч 022 L HH--gt EN ho шгс$

CPU 2.1

соединены между собой по схеме последовательного треугольника, контакторы 7, 8 дл я подключения двигателя к сети и переключения соединения его полуобмоток. При этом полуобмотки двигателя включены по- фазно последовательно и встречно. Включение силовых контактов 10 контактора 8 между промежуточными клапанами полуобмоток и соответствующими входными кпем- мами последовательного треугольника приводит к одновременному изменению значения скорости и ее знака, т.е. происхоИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных механизмах с асинхронными электродвигателями, обеспечивающими реверсирование и изменение частоты вращения.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности работы устройства.

На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема электропривода переменного тока; на фиг.2 - механические характеристики асинхронного электродвигателя- на фиг. 3 а, б, в - вариант включения схемы в последовательный треугольник; на фиг. 4 а,б,в - вариант включения схемы в два параллельно включенные треугольника.

Электропривод переменного тока содержит двухскоростной трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которого выполнены в виде двух полуобмоток 1-2, 3-4, 5-6 каждая и соединены между собой по схеме треугольника, два контактора с катушкой 7, 8 с тремя силовыми 9,10 и одним замыкающим 11, 12, контактами, две кнопки 13, 14 управления, каждая сцепленная соответственно со своим размыкающим и замыкающим контактами 15, 16, два реле тепловой защиты с катушкой 17, 18 и размыкающим контактом 19, 20, два предохранителя 21, 22, кнопку 23 Стоп, один вывод которой присоединен к одному выводу первой кнопки 13 управления, к одному выводу сцепленного с ней размыкающего контакта 15, к одному выводу замыкающего контакта 11 первого контактора, другой вывод которого соединен с другим выводом первой кнопки 13 управления, сцепленный с второй кнопкой 14 управления замыкающий контакт 16 зашунтирован замыкающим контактом 12 второго контактора, одни выводы предохранителей 21, 22 подключены соответственно к первой и третьей фазам сети питания. Концы полуобмоток 1-6 каждой фазы объединены в промежуточные

дит реверс двигателя без его отключения от сети питания. По этой причине переходные процессы при переходе от одной скорости к другой происходят с меньшими амплитудами тока вращающего момента. Новая схема реверсирования позволяет переходить от схемы последовательного треугольника к схеме двух параллельных треугольников с одновременным изменением числа пар полюсов и порядком чередования питающих фаз. Все это позволяет упростить устройство и повысить его надежность. 4 ил.

клеммы и присоединены соответственно к одним выводам силовых замыкающих контактов 10 второго контактора, начала ста- торных полуобмоток 1-6 присоединены к

другим выводам соответствующих замыкающих контактов 10 второго контактора и к одному выводу второго силового замыкающего контакта первого контактора, другие выводы силовых контактов 9 которого предназначены для подключения к соответствующим фазам сети питания. Один вывод катушки 17 (18) каждого реле тепловой защиты присоединен к одному выводу соответственно первого и третьего замыкающих

контактов 9 первого контактора, другой вывод катушек каждого из реле тепловой защиты присоединен к другим выводам соответственно первого и третьего замыкающих контактов 10 второго контактора, другой вывод каждого предохранителя 21 (22) соединен с одним выводом размыкающего контакта 19 (20) соответствующего реле тепловой защиты, другой вывод размыкающего контакта 19 первого реле тепловой защиты

присоединен к другому выводу кнопки 23 Стоп, другой вывод размыкающего контакта 20 второго реле тепловой защиты присоединен к одним выводам катушек 7, 8 контакторов, другой вывод катушки 7 первого контактора присоединен к другим выводам кнопки 13, 14управления, другой вывод катушки 8 второго контактора присоединен к одному выводу замыкающего контакта 12, другой вывод которого присоединен к друтому выводу сцепленного с кнопкой 13 размыкающего контакта 15.

-Электропривод переменного тока работает следующим образом.

Предлагаемое устройство может использоваться в качестве электропривода общепромышленного механизма циклического действия, управляемого оператором (например, механизма подачи сверлильного станка) со следующими механическими характеристихами двигателя и механизма, приведенными нафиг.2, где обозначены: 24- механическая характеристика асинхронного двигателя, соответствующая его работе с повышенной скоростью вращения и пониженной величиной момента; 25 - механическая характеристика асинхронного двигателя, соответствующая его работе с пониженной скоростью вращения и повышенной величиной вращающегб момента; 26 - механическая характеристика приводного механизма, соответствующая его работе в режиме холостого хода, например, возвращению рабочего органа в исходное положение для подготовки к очередному рабочему циклу; 27 - механическая характеристика приводимого механизма, соответствующая его рабочему режиму, т.е. моменту статического сопротивления рабочего органа; 28, 29 - соответственно точки пересечения характеристик 24 и 25 двигателя с характеристиками 26 и 27 приводимого механизма, характеризующие режимы длительной установившейся работы двигателя в режиме холостого хода (точка 28) или же в рабочем режиме с номинальной нагрузкой (точка 29).

Работа устройства характеризуется, например, малой последовательностью сраба- тывания его элементов и узлов. При нажатии оператором первой кнопки 13 управления ее замыкающий контакт подводит линейное напряжение А-С питающей сети к обмотке катушки 7 первого трехфазного контактора, который срабатывает, переходя в режим самопитания, благодаря шунтированию замыкающим блок-контактом 11 контакта 13 первой кнопки; а также замыканием силовых контактов 9 подает трехфазное напряжение питающей сети на входные клеммы (вершины) схемы последовательного треугольника соединения ста- торных полуобмоток 1 6 асинхронного двигателя. Ввиду последовательного и встречного соединения порлуобмоток 1-2, 3-4, 5-6 в каждой фазе асинхронный двигатель имеет одинарное число полюсов () и относительно малый вращающий моментов, поскольку к каждой полуобмотке прикладывается лишь половина величины линейного напряжения питающей сети. Поэтому разгон асинхронного двигателя, приводящего механизм в его исходное состояние в режиме холостого хода, происходит по механической характеристике 24 в условном направлении Назад (3-й квадрант фиг.2), но достаточно быстро ввиду относительно малого момента сопротивления механизма и заканчивается быстрым достижением повышенной установившейся скорости вращения в точке 28 пересечения механических характеристик (24 и 26) двигателя и механизма.

Далее двигатель может быть останов- 5 лен нажатием оператором размыкающей кнопки Стоп 23 или же, как показано на фиг.2, переведен в режим реверса и работы с пониженной скоростью вращения в условном направлении Вперед (1-й квадрант 10 фиг.2) нажатием второй кнопки 14 управления.

Благодаря одновременному замыканию контактов 15,16 сохраняется прежнее включенное состояние первого контактора 7 и 15 подается напряжение питания на обмотку 8 второго трехфазного контактора, который срабатывает, переходя в режим самопитания, шунтированием замыкающим блок- контактом 12 контакта 16 второй кнопки

0 управления и замыканием силовых контактов 10 производит пересоединение исходной схемы последовательного треугольника статорных полуобмоток 1-6 асинхронного двигателя на схему их двух параллельно со5 единенных треугольников (1-3-5 и 4-6-2 по фиг. 4а). В этом случае статорная обмотка двигателя имеет удвоенное число полюсов () и к каждой полуобмотке прикладывается полное линейное напряжение сети с

0 измененным порядком чередования фаз. Поэтому разгон короткозамкнутого асинхронного двигателя, приводящего механизм в условном рабочем направлении Вперед, происходит по механической характеристи5 ке 25 и заканчивается достижением пониженной установившейся скорости вращения с повышенным (номинальным) вращающим моментом двигателя в точке 29 пересечения рабочей механической харак0 теристики 25 двигателя и рабочей характеристики 27 момента сопротивления механизма (см. 1-й квадрант фиг.2)

По окончании рабочего интервала цикла работы нажатием оператором первой кноп5 ки 13 управления, при котором ее размыкающим вторым контактом 15 отключается обмотка катушки 8 второго контактора, асинхронный двигатель вновь реверсируется без его отключения от сети первым кон0 тактором катушки 7 и вновь переходит на механическую характеристику 1, т.е. быстро, в режиме холостого хода приводимого механизма, возвращая его рабочий орган (например, сверло) в исходное состояние,

5 предшествующее новому повторению указанного замкнутого рабочего цикла

На фиг. 3, а, б, в и фиг.4, а,б,в соответственно приведены иллюстрирующие механизм реверсирования асинхронного двигателя: схемы соединения шести статорных полуобмоток 1-6 асинхронного двигателя в последовательный треугольник (фиг. 3 а) или в два параллельно включенных треугольника (фиг.4а); принципиальные схемы включения полуобмоток 1 и 2 одной (первой) фазы обмотки статора двигателя, обеспечивающие изменения числа пар полюсов с одинарного (, фиг.36) на удвоенное (, фиг.46); векторные диаграммы напряжений на полуобмотках статора двигателя, показывающие изменение величины напряжения и изменение порядка чередования фаз на них при изменении схем включения (фиг.Зв и фиг.4 в).

Так, для исходной схемы соединения полуобмоток статора в последовательный треугольник (фиг.За) с его питанием от трехфазной сети А,В,С при срабатывании первого трехфазного контактора 7 в схеме фиг.1 устройства характерно (для выбранного условного направления векторов линейных напряжений сети А,В,С) равенство величин напряжений на последовательно и встречно включенных полуобмотках в каждой фазе статора асинхронного двигателя, включенных на соответствующее линейное напряжение питающей сети.

Построение векторов напряжений в виде отдельной векторной диаграммы на фиг.Зв позволяет установить порядок их чередования (против часовой стрелки), который соответствует условному направлению Назад вращения магнитного поля статора и ротора асинхронного двигателя в схеме фиг.1 с его механической характеристикой 24, расположенной в 3-м квадранте фиг.2.

Показанная на фиг.36 принципиальная схема включения полуобмоток 1-2 первой фазы статора двигателя с их последовательным и встречным соединением соответствует варианту, который имеет расширенное полюсное делениет- и одинарное число пар полюсов ().

При срабатывании второго трехфазного контактора 8 в схеме фиг.1 устройства шесть полуобмоток 1-6 статора асинхронного двигателя включаются по схеме двух параллельно соединенных треугольников, подключение которых первым трехфазным контактором к питающей сети А,В,С показано на фиг.4, а для прежнего выбранного условного направления векторов линейных напряжений сети характеризуется равенством величин линейных напряжений на па- ралпельно включенных полуобмотках в каждой фазе статора асинхронного двигателя.

Построение векторов напряжений в виде отдельной векторной диаграммы на фиг.4в позволяет установить и их порядок

чередования (по часовой стрелке), который соответствует условному направлению Вперед вращения магнитною поля и ротора асинхронного двигателя в схеме фиг.1 с

его механической характеристикой 25.

Показанная на фиг.46 принципиальная схема соседних полуобмоток 1-2 статора двигателя с их независимым подключением к различным (А-С и В-С) фазам питающей

0 сети имеет суженное полюсное деление TZ Ti/2 и удвоенное число пар полюсов (PZ 2), поскольку независимо подключенные на различные, с чередующим фазовым сдвигом в 120°, линейные напряжения питаю5 щей сети полуобмотки 1-6 асинхронного двигателя теперь приобретает каждая функции и-свойства шести независимых обмоток статора асинхронного двигателя с его удвоенным числом пар полюсов (.Pi).

0Применение предлагаемого устройства

для реверсивного привода механизмов различного назначения обеспечивает упрощение схемы управления двухскоростным асинхронным двигателем, содержащей (в

5 отличие от прототипа) вдвое меньшее число контакторов и двухсцепных кнопок управления; повышение надежности работы устройства, обусловленное его упрощением, а также более благоприятным (в отличие от

0 прототипа) процессом реверсирования асинхронного двигателя, происходящим без отключения его сгаторной цепи от питающей трехфазной сети.

Формула изобретения

5Электропривод переменного тока, содержащий двухскоростной трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко- замкнутым ротором, статорные обмотки которого выполнены в виде двух полуобмоток

0 каждая, и соединены между собой по схеме последовательного треугольника два контактора с катушкой, t тремя силовыми и одним замыкающим контактами каждый, две кнопки управления, каждая сцепленная

5 соответственно со своими размыкающим и замыкающим контактами, два реле тепловой защиты с катушкой и размыкающим контактом каждое, два предохранителя, кнопку Стоп, один вывод которой присоединен

0 к одному выводу первой кнопки управления, к одному выводу сцепленного с ней размыкающего контакта, к одному выводу замыкающего контакта первого контактора, другой вывод которого соединен с другим выводом

5 первой кнопки управления, сцепленный с второй кнопкой управления замыкающий контакт зашуигирован замыкающим контактом второго контактора, одни выводы предохранителей подключены соответственно к первой и третьей фазам сети питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, концы полуобмоток каждой фазы объединены и снабжены промежуточными клеммами, при- соединенными соответственно к одним выводам силовых замыкающих контактов второго контактора, начала статорных обмоток присоединены к другим выводам соответствующих замыкающих контактов второго контактора, к одному выводу второго силового замыкающего контакта первого контактора, другие выводы силовых контактов которого предназначены для подключения к соответствующим фазам сети питания, один вывод катушки каждого реле тепловой защиты присоединен к одному выводу соответственно первого и третьего замыкающих контактов первого контактора, другой вывод катушек каждого из реле теп-

-и

ловой защиты присоединен к другим выводам соответственно первого и третьего замыкающих контактов второго контактора, другой вывод каждого предохранителя соединен с одним выводом размыкающего контакта соответствующего реле тепловой защиты, другой вывод размыкающего контакта первого реле тепловой защиты присоединен к другому выводу кнопки Стоп, другой вывод размыкающего контакта второго реле тепловой защиты присоединен к одним выводам катушек контакторов, другой вывод катушки первого контактора присоединен к другим выводам кнопок управления, другой вывод катушки второго контактора присоединен к одному выводу своего замыкающего контакта, другой вывод которого присоединен к другому выводу размыкающего контакта, сцеплен с первой кнопкой управления.

25

(Риг. 2

К

/

/

/