Способ управления асинхронными двигателями Советский патент 1941 года по МПК H02P7/66 

Для откачиван.ия нефти из гл -боких скважин может быть применен мотор-насос поступательного действия, движущая часть которого представляет собой короткозамкнутый ротор, увлекаемый бегущим магнитным полем с переменным направлением .

Питание подобного двигателя от сети с постоянной частотой связано с разрывом больших токов при частом переключении фаз, большими пусковыми токами и высокими потерями в обмотках двигателя. Эти недостатки в значительной мере устраняются при питании токами переменной частоты, создающими бегущее магнитное поле с постоянной амплитудой индукции в зазоре, равномерно ускоренное (при разгоне) и равномерно замедленное (при торможении).

Этот принцип реверсивного ускоряющегося магнитного поля быть эффективно использован и в других сбластях, как например, в кузнечных молотах, устройствах для забивки свай и т. д.

Главным препятствием для применения подобных приводов и двигателей поступательно-возвратного

действия является отсутствие простых экономически целесообразных и надежных в работе генераторов переменной частоты.

Согласно изобретению, предлагается весьма простой способ управления асинхронными двигателями, лишенный указанных недостатков.

Асинхронные двигатели по этому способу получают питание от источника переменного тока переменной частоты, выполненного в виде асинхронной машины. Последняя вращается специальным двигателем с числом оборотов, вдвое большим синхронного числа оборотов машины. Благодаря этому двигатель может вращать вал асинхронной машины около синхронной скорости Б сторону вращения поля статора.

Реверсирование управляемого двигателя при этом обеспечивается периодическими колебаниями скорости от синхронной, со.здаваемыми путем периодических переключений приводного двигателя с включения в сеть на режим динамического торлюжения и обратно.

Устройство, обеспечивающее выполнение предлагаемого способа управлентя, изображено на чертеже.

Агрегат состоит из двух машин: асинхронной машины 1 (с соответствующим коэфициентом трансформации при неподвижном роторе), приводного двигателя 2 (асинхронного двигателя или шунтового двигателя постоянного тока), число оборотов которого, примерно, в два раза выше числа оборотов асинхронной машины 1.

В данном примере для краткости рассматривается лишь одна схема с приводным двигателем постоянного тока.

На кольца ротора асинхронной машины 1 преобразовательного агрегата включена обмотка статора рабочего короткозамкнутого двигателя 3.

Асинхронная машина 1 переобразовательного агрегата, примерно, равна по мошности рабочему асинхронному двигателю 3. Цепь якоря приводного (разгонного) двигателя 2 включается на сеть через установочное сопротивление 5 или замыкается на установочное сопротивление 4. В процессе работы агрегата периодическое включение якоря на сеть и отключение с одновременным замыканием цепи якоря на сопротивление 4 производится одним двусторонним контактором 7. Рубильники 8, 9 и 10 служат для включения в сеть асинхронной машины и приводного двигателя.

Принцип работы преобразовательного агрегата следующий.

Трехфазная обмотка статора асинхронной машины 1 включена на сеть постоянной частоты, вследствие чего в междужелезном пространстве машины будет образовано магнитное поле, вращающееся с постоянной скоростью.

Рассмотрим зависимость величины э. д. с. и ее частоты на кольцах разомкнутого ротора от скорости вращения последнего (ротор вращается вспомогательным двигателем 2).

При неподвижном роторе на его концах получим максимальное значение э, д. с. Е, определяемое напряжением, на которое включена обмотка статора, и коэфициентом трансформации машины.

Частота на кольцах ротора машины 1 будет .равна частоте сети /.

При некоторой скорости ротора ниже скорости вращающегося поля на его кольцах получим значения э. д. с. f и частоты /,,, пропорциональные скольжению S.

E E-S при скорости ротора, равной скорости вращающегося поля:

, О и /, О,

при любой скорости ротора выше скорости вращающегося поля скольжение будет отрицательным, но соотношения E E-S н остаются в силе, т. е. сохраняется отношение:

-/ const,

J S

ЧТО обеспечивает постоянство потока в рабочем двигателе.

Таким образом, если включить на кольца колеблющегося ротора асинхронной машины 1 обмотку статора рабочего двигателя 3, то в нем образуется реверсивное бегущее поле, скорость которого будет изменяться аналогично изменению скольження 5 асинхронной машины 1.

Вал асинхронной машины 1 жестко соединен с валом разгонного двигателя 2. Направление вращения разгонного двигате.чя ,2 долнсно совпадать с направлением вращения поля асинхронной машины 1.

При включении статора асинхронной машины 1 (рубильник 8 разъединен) на сеть, а на кольца ротора той машины 1-статора рабочего двигателя 3 эта асинхронная машина 1 будет разворачиваться как двигатель до некоторой скорости холостого хода. Замыкание рубильника 8 в цепи якоря разгонного двигателя 2 значительного толчка тока не вызывает, так как якорь разворачивается в ту же сторону, куда вращается асинхронная машина 1.

Ротор асинхронной машины 1 с помощью разгонного двигателя 2 быстро достигает скорости, превышающей скорость вращающегося поля. Асинхронная машина 1 теперь будет работать в режиме асинхронного генератора.