Способ регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя Советский патент 1991 года по МПК H02P7/42 

переключений при несовпадении (совпадении) направлений вращения электромагнитного поля статора и переключений обмоток.

Таким образом, при регулировании вниз от номинала частота переключения питания фазных обмоток двигателя изменяется в пределах от 0 до 50 Гц. При регулировании вверх от номинала на допускаемую при стандартном выполнении двигателя величину +0,2 РНОМ (где Пном - номинальная частота вращения двигателя) частота переключений не превышает 10 Гц.

При регулировании частоты вращения двигателя момент не изменяется, так как обмотки статора подключены к номинальным фазным напряжениям питающей сети номинальной частоты.

Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя 1 (фиг. 1) содержит девять основных симметричных тиристоров 2-10, трехфазный выпрямительный мост, выполненный на шести неуправляемых вентилях 11-16, дополнительный тиристор 17 и блок 18 искусственной коммутации.

Первые выводы первого 2, второго 3 и третьего 4; четвертого 5, пятого 6 и шестого 7; седьмого 8, восьмого 9 и девятого 10 основных симметричных тиристоров соответственно объединены и соединены с соответствующими клеммами для подключения их к питающей трехфазной сети. Вторые выводы первого 2, четвертого 5 и седьмого 8, второго 3, пятого 6 и восьмого 9; третьего 4, шестого 7 и девятого 10 основных симметричных тиристоров соответственно объединены и подключены к соответствующим первым выводам статорных обмоток электродвигателя 1. Вторые выводы статорных обмоток электродвигателя 1 соединены с входами трехфазного выпрямительного моста, выполненного на шести неуправляемых вентилях 11-16. Положительный вывод трехфазного выпрямительного моста соединен с анодом дополнительного тиристора 17 и первым выводом блока 18 искусственной коммутации, второй вывод которого соединен с катодом дополнительного тиристора 17 и отрицательным выводом трехфазного выпрямительного моста.

На фиг. 2 и 3 показаны Ui, Un.Uiii - напряжения на соответствующих фазных обмотках электродвигателя; у - сигналы управления основными симметричными тиристорами 2-10, дополнительным теристором 17 и тиристором блока 18 искусственной коммутации.

Временные диаграммы (фиг.2 и 3) построены при допущении, что процессы коммутации протекают мгновенно,где v - ал - время, выраженное в угловых единицах: (Оугловая частота напряжения питающей сети; t - время. На диаграммах 1-3 построены кривые напряжения на фазных обмотках I, II, III статора электродвигателя; на временных диаграммах 4 и 5 - импульсы токов

управления соответственно дополнительного тиристора 17 и тиристора блока 18 искусственной коммутации (диаграмма 4) и основных симметричных тиристоров 2-10 (диаграмма 5).

Устройство работает следующим образом.

В момент vi подаются импульсы тока управления на симметричные тиристоры 2, 6 и 10 и они отпираются. При этом к обмотке I статора асинхронного электродвигателя прикладывается напряжение фазы А питающей сети, к обмотке II - напряжение фазы

B,к обмотке III - напряжение фазы С.

В момент V2 подается импульс управления на тиристор блока 18 искусственной коммутации и этот тиристор на короткое время отпирается, что приводит к запиранию тиристора 17 и прекращению вследствне этого тока через ранее проводившие симметричные тиристоры 2, 6 и 10.

В интервале V2-V3 все обмотки статора

электродвигателя отключены от питающей сети.

В момент V2 подаются импульсы тока управления на симметричные тиристоры 8. 3 и 7 и они отпираются. При этом к обмотке I статора электродвигателя прикладывается напряжение фазы С питающей сети, к обмотке II - напряжение фазы А, к обмотке III напряжение фазы В.

В момент v4 подается импульс управления на тиристор блока 18 искусственной коммутации и этот тиристор на короткое время отпирается, что приводит к запиранию тиристора 17 и прекращению вследствие этого тока через ранее проводившие симметричные тиристоры 8, 3 и 7. После интервала v/j-vg, во время которого обмотки двигателя отключены от сети, в момент vs

отпираются симметричные тиристоры 5,9 и 4. При этом к обмотке I статора электродвигателя прикладывается напряжение фазы В питающей сети, к обмотке II - напряжение фазы

C,к обмотке III - напряжение фазы А.

В момент ve подается импульс управления на тиристор блока 18 искусственной коммутации и этот тиристор на короткое время отпирается, что приводит к запиранию тиристора 17 и прекращению тока через симметричные тиристоры 5, 9 и 4.

После интервала ve-vy, во время которого обмотки двигателя отключены от сети, в момент v снова отпираются симметрич- ные тиристоры 2, 6 и 10. При этом к обмотке

Iстатора электродвигателя будет приложено напряжение А питающей сети, к обмотке

II- напряжение фазы В, к обмотке И - напряжение фазы С. Далее циклы переклю- чений повторяются.

Таким образом, за счет переключения напряжения питающей сети электромагнитное поле статора электродвигателя вращается с частотой (ОдВ, равной разности частоты напряжения питающей сети ftJc и частоты переключений со п.

Так как частота переключений регулируемая, изменяется результирующая частота вращения электромагнитного поля статора и, следовательно, частота вращения ротора электродвигателя.

Если переключения обмоток осуществлять по направлению вращения электромагнитного поля статора, то результирующая частота вращения шдв равна сумме Ос и п. и частота вращения ротора электродвигателя увеличивается.

За счет того, что к трехфазной обмотке статора приложены номинальные фазные напряжения питающей сети неизменной частоты, при регулировании частоты вращения двигателя не происходит изменения его момента.

Интервалы V2-V3; vn-vs; ve-v и т. д. необходимы для обеспечения надежного выключения симметричных тиристоров и тиристора 17.

Использование предлагаемого способа регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя позволяет обеспечить диапазон регулирования 1:100 при сохранении момента двигателя.

Формула изобретения

Способ регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя, при котором подают на каждую фазную обмотку статора напряжение питающей сети с определенным порядком подключения фаз и изменяют частоту вращения электромагнитного поля статора, отличающийся тем, что. с целью расширения диапазона регулирования при сохранении значения момента, указанное изменение частоты вращения электромагнитного поля осуществляют при неизменной частоте напряжения питающей сети и в случае уменьшения частоты вращения указднноетюдключение фаз осуществляют с частотой о))с-(о№ в последовательности

Ui-A. С, В. А, С, В,...;

UN-В. А, С, В, А. С. ...;

Um-C. В, А, С, В, А..., а в случае увеличения частоты вращения - с частотой ci))c-a)№ в последовательности

Ui-A, В, С. А, В, С,...;

UN-В, С, А, В, С, А...;

Uui-C, А, В, С, А, В .... гдеUi,Uii,Uin-Haпряжения на обмотках электродвигателя;

А,В.С,- фазы напряжения питающей сети:

м- - частота напряжения питающей сети;

- частота вращения электродвигателя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления частотой вращения общепромышленных асинхронных электродвигателей. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования при сохранении значения момента. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя осуществляется за счет изменения частоты вращения электромагнитного поля статора при неизменной частоте напряжения питающей сети путем подключения фаз сети на фазные обмотки статора с регулируемой частотой переключений в определенной последовательности. 3 ил. Un- В, А, С, В, А, С, ...; Din-С, В, А, С, В, А, . , а в случае увеличения частоты вращения выше номинала - с частотой Шп(ОцВ-uJt в последовательности: Ui-A, В, С, А, В. С,...; Uii-B, С, А, В, С, А. ...; Dm-С, А, В, С, А, В где Ui, Un, UNI - напряжения на обмотках электродвигателя, А, В, С - фазы напряжения питающей сети, ш с - частота напряжения питающей сети; шдв- требуемая частота вращения электродвигателя. Переключение напряжений на фазных обмотках двигателя приводит к тому, что электромагнитное поле статора вращается с частотой, определяемой разностью (суммой) частот напряжения питающей сети и (Л С ,л, I о о 00 vj N

Фиг1

Ч

Ч

l17 ЛП rejllf tfljLfT tjf(l/7 Te;l«f7

МНИМ Г I ,|| i|l , ,:в

LjJJg Ы Л 1.7 III 5Д СЦ Г.5.Д )ПДЗП1 5.7 |{Г. №

Т Т РГ Т Т

г2hH