Электропривод Советский патент 1978 года по МПК H02K49/06 

1

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для передачи мощности первичного двигателя (например, дизельного двигателя, паровой турбины, гидротурбины, электродвигателя и т. д.) к нагрузке, такой как гребной винт судна, колесо автомобиля, насос и т. д.

Известны электроприводы, содержащие приводной двигатель, зубчатые редукторы и рабочий механизм 1. Однако в них зубчатые передачи подвергаются повреждениям из-за изменений величины крутящего момента.

Известны также электроприводы, содержащие двигатель с регулятором скорости и каскадную электромагнитную муфту, снабженную двумя индукторами с обмотками возбуждения, демпферными обмотками и двумя якорями с многофазными электрически соединенными между собой обмотками, при этом одна из вращающихся частей каскадной муфты соединена с двигателем, а две другие механически связаны между собой и с нагрузкой 2. Однако отмечаются плохие синхронизирующие свойства электропривода при изменении его режима работы.

Цель изобретения - улучшение условий синхронизации.

Для этого в цепь одной из об.моток возбуждения включен узел синхронизации, связанный с регулятором скорости.

На фиг. 1 показан предлагаемый электропривод, общий вид; на фиг. 2 и 3 - варианты схем элетропривода; на фиг. 4 - временные диаграммы.

Электропривод содержит двигатель 1, нагрузку 2 и каскадную электромагнитную муфту, включенную между ними. Каскадная муфта

включает электромагнитную муфту 3, имеющую два ротора 4 и 5, которые выполнень с возможностью относительного вращения. Ротор 5 снабжен якорной обмоткой 6, а ротор 4 - обмоткой возбуждения 7, и синхронную мащину 8, имеющую статор 9 и ротор 10, обмотку возбуждения II, демпферную обмотку, заложенную в поверхность сердечника, и обмотку якоря 12. Якорная обмотка 6 электромагнитной муфты 3 и якорная обмотка 12 синхронной машины 8 электрически соединены между собой. Ротор 5 электромагнитной муфты 3 механически объединен с ротором 10 машины 8 и соединен с нагрузкой 2. Ротор 4 муфты 3 связан с двигателем 1, снабженным устройством 13 регулирования скорости.

Обмотка возбуждения 7 ротора 4 сосдинена с по.мощью токосъемных колец 14 с источНИКОМ постоянного тока (не показан на чертеже) через выключатель 15. Обмотка 6 через токосъемные кольца 16 связана с обмоткой якоря 12 машины 8 через переключатель 17, содержащий фазопереключающий узел. В качестве приводного двигателя 1 может быть использован дизельный двигатель, паровая, газовая турбины, гидротурбина, электродвигатель и т. д. Гребной винт судна, колесо автомобиля, вентилятор, насос могут быть исаользовчны в качестве нагрузки 2. Двигатель 1 соединен с каскадной муфтой входным валом 18, а ил-пузка 2 - через выходной вал 19, установленные соответственно в подшипниковых узлах 20 и 2i. Узел синхронизации /.2 соединен с обмоткой возбуждения 11 синхронЮЙ машины 8 и связан с устройством регулирования скорос и 13 связью 23. Обмотки возбуждения 7 и 1могут бы;;, ; лключены к выпрямителям и 25. Имеется канал 26 для подачи рабочей среды (нефть, бензин, газ, электрический ток и т. д.) для двигателя 1 и узел регулирования 27 для рабочей спеды. Электроп вод работает следуюш,им образом. Если скорость врашения роторов 4 и 5 электромагнит::ой муфты 3 соответственно N4 и NS, N4 N , то можем получить N4-fN5 Nfo, (1) г;е NO является скоростью вращения ротора по отношению к ротору 5. чогда направление зращения роторов 4 и 5 совпадает, то знак перед N5 в уравнении (I) отрицательный, а когда направление вращения роторов 4 и 5 является противоположным, знак перед NS в уравнении (1) положительный. Независимо от того, будет ли направление вращения ротора 5 то же самое, ч,то и ротора 4, или нет, электромагнитная муфта 3 работает не только как муфта, но и как генератор. В этом случае электродвигатель, объединяющий муфту 3 с синхронной машиной 8, может передавать мощность от привода 1 к нагрузке 2. Далее направление вращен,:я нагрузки 2 может быть изменено при сохранении направления вращения привода 1 постоянным. Если количество полюсов муфты 3 и машины 8 соответственно РЗ и Pg, а частота переменного тока в контуре между машиной 8 и муфтой 3 f, то получаем NO 120 f/Рз (2) N5 120 f/Pg (3) Следовательно, N(,/N5 P8/P.3 (4) Из уравнений (1) и (4) N4±N5 N5 P8/P3, N4(P, 1)-N5. (5) Если , направление вращения pbfbра 10 синхронной мащины 8 может быть противоположным направлению вращения ротора 4 муфты 3. Если обмотка 12 якоря синхронной машины 8 является полюсопереключаемой и она электрически соединена с обмоткой якоря 6 муфты 3 через фазовый переключатель 17, то скорость вращения нагрузкИ 2 больще при противоположных направлениях вращения ротора гфивода 1, ротора синхронной мащины 8. Аналогичный результат может быть получен, когда обмотка якоря 6 электромагнитной муфты 3 является полюсопереключаемой и электрически соединены обмотка 6 электромагнитной муфты 3 и обмотка якоря 12 синхронной машиной 8 через фазовый переключатель 17. Конструкция, показанная на фиг. 1 и 2, может действовать как устройство, аналогичное редуктору. Скорость входного вала 18 ротора электромагнитной муфты 3 снижается до скорости выходного вала 19. Направление вращения нагрузки 2 может быть изменено при сохранении направления вра щения первичного двигателя или привода 1 постоянным. Как видно имеется синхронная скорость электрического двигателя, объединяющего электромагнитную м/фту 3 и синхронную машину 8. Когда двигатель 1 вращает ротор 4 муфты 3, а на обмотку возбуждения 7 электромагнитной муфты 3 подано постоянное напряжение, и обмотка якоря 6 электромагнитной муфты 3 электрически соединена с обмоткой якоря 12 мащины 8, то ротор 10 машины 8 начинает вращать ротор 5 муфты благодаря демпферной обмотке мащины 8. Скорость нагрузки 2 постепенно увеличивается и достигает скорости, близкой к синхронной скорости. Но ввести ротор 10 синхронной машины 8 в синхронизм при нагрузке 2 с большим моментом инерцни и замкнутой через узел синхронизации 22 обмотке возбуждения 11 машины 8 весьма сложно. Однако, если замыкание обмотки возбуждения 11 посредст зсм узла синхронизации 22 осуществляется одновременно с действием устройства 13 для снижения скорости привода 1, то ротор 10 синхронной мащины 8 может быть легко введен в синхронизм. Это может быть легко осуществлено при направлении вращения ротора 10, противоположном направлению вращения ротора 4 электромагнитной муфты 3, соединением электрической обмотки якоря муфты 3 с обмоткой якоря синхронной мащины через переключатель 17. Устройство для регулирования скорости 13 регулирует или изменяет скорость привода посредством регулирования условий (температура, давление и т. д.) и количества рабочей среды. Когда приводом 1 является паровая турбина, устройство 13 представляет собой регулятор скорости, который регулирует распределительный клапан паропровода. Когда приводом 1 является дизель или газовая турбина, устройство 13 представляет собой регулятор скорости, который регулирует количество впрыска горючего в двигатель. Одновременное действие узла синхронизации 22 и регулятора 13 осуществляется вручную, механически или электрически. Это по- казано на фиг. 4, гдед1 время 28 и 29 соответственно показывают действие, узла сихронизации 22 и устройства регулирования скорости 13; X и Y соответственно показывают точки замыкания узла синхронизации 22 и изменение установленного значения регулятора скорости 13 для начала снижения скорости привода 1. На фиг. 4а устройство регулирования скорости

13 действует для начала снижения скорости привода 1 после начала замыкания узла синхронизации 22; на фиг. 46 узел синхронизации 22 срабатывает через At после приведения в действие устройства регулирования скорости 13; на фиг. 4в замыкание узла синхронизации 22 начинается одновременно, т. е. в нулевое время после приведения в действие устройства регулирования скорости 13 для начала снижения скорости привода 1; на фиг. 4г показан процесс изменения скорости привода 1, время которого соответствует времени на фиг. 4в. Скорость привода 1 начинает уменьшаться в точке и на фиг. 4г.

Передаточное устройство можно изготовить большой мощности. Мощность электропривода может сохраняться высокой в режимах нормального хода и в тормозном режиме, когда движущаяся нагрузка должна быть срочно остановлена. Когда нагрузка 2, движущаяся нормально, должна быть срочно остановлена, переключатель 17 размыкается, и обмотка возбуждения 11 мащины 8 питается постоянным током, возбуждения. Затем замыкаются накоротко выходные клеммы машины 8. Таким образом, синхронная машина работает как короткозамкнутый генератор. В этом случае гребной вал останавливается и часть энергии инерции хода судна может быть поглощена водой, соприкасающейся с винтом. Следовательно, скорость судна может быть значительно снижена тормозящим усилием синхронного генератора, который замкнут накоротко. Кроме того, электропривод может работать устойчиво в переходных режимах, например пусковой режим, или режим набора скорости. Предлагаемый электропривод из переходного режима может быть легко переключен в режим стационарного хода.

Формула изобретения

1.Электропривод, содержащий двигатель с регулятором скорости и каскадную электромагнитную муфту, снабженную двумя индукторами с обмотками возбуждения, демпферными обмотками и двумя якорями с многофазными электрически соединенными между собой обмотками, приэтом одна из вращающихся частей каскадной муфты соединена с двигателем, а две другие механически связаны между собой и с нагрузкой, отличаюш,ийся тем, что, с целью улучщения условий синхронизации, в цепь одной из обмоток возбуждения включен узел синхронизации, связанный с регулятором скорости.

2.Электропривод по п. 1, отличающиПся тем, что одна из якорных обмоток выполнена полюсно-переключаемой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Чиликин М. Г. Общий .курс электропривода М. Л., «Госэнергоиздат, 1960, с. 16-18.

2.Патент СССР № 16061, кл. Н 02 К 49/02, 1928.

17

щ

fS

13

28

.29