Устройство для управления частотой вращения асинхронного двигателя с фазным ротором Советский патент 1977 года по МПК H02P7/62 H02K17/00 

Изобретение относится к регулируемым электроприводам с асинхронными двигателями.

Известны устройства для управления частотой вращения асинхронных двигателей, содержащие преобразователь частоты со звеном постоянного тока, через который обмотка ротора связана с питающей сетью 1. Однако такие устройства имеют относительно низкий КПД из-за двойного преобразования энергии (в выпрямителе и инверторе) и большие габариты и вес из-за наличия трансформатора между преобразователем частоты и сетью.

Известны также устройства для управления частотой вращения асинхронного двигателя с фазным ротором, содержащие в цепи ротора преобразователь частоты с непосредственной связью 2. Эти устройства также имеют значительные габариты и вес.

Пелью изобретения является уменьшение габаритов и расширение функциональных возможностей устройства, а также повышение его коэффициента мощности. Это достигается тем, что предлагаемое устройство дополнительно снабжено управляемыми вентилями и гасящим устройством, причем каждая фаза обмотки ротора соединена с каждой фазой источника питания и с каждым зажимом гасящего устройства через пары встречно-параллельно соединенных управляемых вентилей.

Последовательно с каждой фазой ротора быть включен дополнительный дроссель.

Принцип действия устройства основан на том, что при периодическом коротком замыкании и размыкании ветвей обмотки ротора возможно управление мощностью скольжения.

Вентили, включенные между каждой ветвью обмотки ротора и сети, должны быть в равной мере управляемыми в обоих направлениях, например можно использовать пары встречнопараллельно включенных управляемых венти-. лей. Это позволяет в любой момент времени замкнуть цепь тока между двумя любыми ветвями ротора или между двумя любыми ветвями ротора и двумя любыми ветвями сети.

Если источником тока является одно- или многофазный источник переменного тока, в такт частоте этого источника тока производится иереключение вентилей, обеспечивающих передачу энергии, направленной в источник тока. Короткое замыкание и размыкание ветвей ротора про1К:ходит с варьируемой частотой и свободио выбираемым отношением времени замыкания к времени размыкания, вследствие чего достигается установка требуемой величины тока ротора двигателя. Гашение соответствующего короткозамыкающего вентиля происходит любым из известных сиособов.

На чертеже дана электрическая схема описываемого устройства.

Статорная обмотка 1 трехфазного асинхронного двнгателя 2 с контактными кольцами непосредственно соединена с сетью трехфазного тока. Фазы обмотки ротора 3 через дополнительные индуктивности 4-6 и встречно-параллельно соединенные управляемые вентили 7- 24 соединены с сетью трехфазного тока. Унравляемые вентили 25-36 вместе с гасящим конденсатором 37 представляют собой гасящее устройство, которое позволяет в любое время принимать ток между двумя любыми выходными зажимамн 38-40 фаз ротора и гасить два любых вентиля из вентилей 7-24, например 8 и 13, которые до гащения проводили ток.

При коротком замыкании на зажимах фаз ротора (например, на зажимах 38 и 39 через управляемые вентили 8 и 13), в обмотке ротора (и в соединенных носледовательно с ней дросселях 4 и 5, если они имеются) накапливается электромагнитная энергия. При гащении одного из короткозамыкающих вентилей (например, вентиля 13) при помощи гасящего устройства и открывания вентиля, принадлежащего другой фазе сети 41, например вентиля 15, накопленная энергия отдается в сеть, поскольку напряжение на зажимах 38 и 39 резко возрастает. При этом накопленная энергия рекуперируется в источник без повышающего трансформатора.

Унравляя вентилями, например, по принципу широтно-импульсного регулирования, можно реализовать различные характеристики двигателя.

Для подавления высших гармоник напряжения сети со стороны сети устанавливают конденсаторы 42 с малой индуктивностью.

Преимущество изобретения заключается в том, что оно позволяет осуществить емкостный

режим преобразователя в отношении сети без дополнительных затрат. Кроме того, возможна равномерная нагрузка всех вентилей. Асинхронный двигатель с контактными кольцами, работающий в предлагаемом устройстве, при постоянном соотнощении длительностей замкнутого и разомкнутого состояний вентиля, замыкающего накоротко фазы обмотки ротора, имеет механическую характеристику, нодобную характеристике двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением.

Изобретение позволяет регулировать частоту вращения нескольких асинхронных двигателей с роторами с контактными кольцами

при помощи одного общего устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для управления частотой вращения асинхронного двигателя с фазным ротором, содержащее управляемые вентили, подключенные к многофазному источнику питания и обмотке ротора, отличающееся

тем, что, с целью повышения коэффициента мощности, оно дополнительно снабжено управляемыми вентилями и гасящим устройством, причем каждая фаза обмотки ротора соединена с каждой фазой источника питания и с

каждым зажимом гасящего устройства через пары встречно-параллельно соединенных управляемых вентилей.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что последовательно с каждой фазой ротора включен дополнительный дроссель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Г. Б. Онищенко «Асинхронный вентильный каскад, М., «Энергия, 1967, стр. 14-15.

2. Г. Б. Онищенко «Асинхронный вентильный каскад, М., «Энергия, 1967, стр. 28.

4/

,Й

10 1/41/5 Sj7 Tffl