Устройство для регулирования частоты вращения однофазного двигателя переменного тока Советский патент 1979 года по МПК H02P5/34 

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 -диаграмма напряжений на основных элементах устройства. Устройство содержит трансформатор с 5 первичной i и вторичной 2 обмотками. Первичная обмотка 1 имеет среднюю точку 3, образуя полуобмотки 4 и Ь. Полуобмотки 4 и о соединены с тиристорами 6, 7 в кольцевую цель, образующую плечи мостовогою коммутатора. Один из концов входной диагонали мостового коммутатора образован общей точкой 8 соединения катодов тиристоров 6, 7, а второй ее конец - средней точкой 3 первичной обмотки 1. Концы послед-15 ней соединены с аподами тиристоров 6, 7, образуя концы выходной диагонали коммутатора. Катод тиристора 6 через резистор 9 соединен со своим управляющим электродом, который через последовательпо соеди-20 пенные диод 10 и резистор 11 соединен с анодом тиристора 7. Катод тиристора 7 апалогичным образом через резистор 12 соедийен со своим управляющим электродом, который через последовательно соединенные25 диод 13 и резистор 14 соединен с анодом тиристора и. Аноды диодов 10, 13 через запоминающий конденсатор 15 соединены между собой по переменному току. Входная диагональ коммутатора соединена че-зо рез зажимы 16, 17 непосредственно с на-j пряжением сети. Выход устройства образован концами вторичной обмотки 2 трансформатора, к которым подключен регулируемый однофазный двигатель 18 перемен-35 ного тока. Работа устройства осуществляется следующим образом. При поступлении через входные зажимы 16, 17 на среднюю точку 3 трансформатора40 положительной полуволны напряжения откроется один из тиристоров, например, тиристор 6, при достижении необходимого положительного напряжения на его аноде и на его управляющем электроде (момент ti 45 на диаграмме фиг. 2). Через него потечет ток, который замыкается по цепи 16, 3, 4, 6, 8, 17, при этом на вторичной обмотке 2 и на электродвигателе 18 возникает напряжение положительной полярности (фиг. 2 50 интервал диаграмма 18). Резистор 14 оказывается подсоединенным через открытый переход тиристора 6 к общей шине 8 и на управляющий электрод тиристора 7 относительно катода поступает нулевое на- 55 пряжение препятствующее отпиранию тиристора 7. Таким образом, в интервале времени тиристор 7 закрыт (фиг. 2-диаграмма 7). В момент 2 с зажимов 16, 17 источника питания на среднюю точку 3 gQ трансформатора поступает отрицательная полуволна синусоиды, поэтому тиристор 7 продолжает оставаться закрытым. Тиристор 6 закрывается в момент з (фиг. 2-диаграмма 6) при спадании тока, протекающе- 65 го через тиристор 6, до величины меньшей удержания. Гаким образом, тиристоры 6, 7 оказываются закрытыми отрицательным напряжением сети, т. е. происходит отсечка отрицательной иолуволны, и на вторичной оЬмотке 2 напряжение отсутствует. Величина отрицательного напряжения на аноде тиристора 6 меньпле, чем на аноде тиристора 7 за счет ЭДС самоиндукции, возникающ й на полуобмотке 4 и паправленной навстречу входному напряжению (интервал (, диаграммы 6, 7). Конденсатор 1о начнет заряжаться от более положительного напрял ения на аноде тиристора 6 по цепи 4, 14, 15, 11, 5, 3, 4. При этом на правой обкладке конденсатора 15 будет положительное напряжение, на левой - отрицательное (момент 5, график 15). При постуилении следующей положительной полуволны напряжения на среднюю точку 3 трансформатора открывается тиристор 7 через открытый положительным напряжением с конденсатора 15 диод 13 (момент t, график 7). Через тиристор 7 протекает ток, который замыкается по цепи 16, 3, 5, 7, 8, 17. Направление тока, протекающего по обмотке 5 трансформатора (интервал , диаграмма 18); изменилось на противоположное по сравнению с интервалом i-tz (диаграмма 18, фиг. 2). Поэтому на полуобмотке 4, а, следовательно, на двигателе 18 полярность напряжения меняется на противоположную (интервал ). Резистор 11 оказывается подсоединенным через открытый тиристор 7 к общей точке 8, при этом конденсатор 15 разряжается по цепи 15, 14, 4, 3, 5, 11, 15 (интервал , диаграмма 15). В момент tg приходит очередная отрицательная полуволна напряжения на входе устройства, и в момент ti тиристор 7 закрывается. Далее процессы повторяются. Таким образом, осуществляется отсечка отрицательных полуволн входного напряжения, а каждая вторая положительная полуволна инвертируется трансформатором, благодаря изменению направления тока в первичной обмотке 1 трансформатора (график 18 на фиг. 2). При этом на электродвигатель 18 поступает переменное напряжение i/ie (фиг. 2-диаграмма 18), период которого в два раза больше периода входного напряжения, а частота его основной гармоники равна,где /-частота входного пряжения. Таким образом, амплитуда основной гармоники выходного переменного напряжепия равна почти половине амплитуды входного напряжения, а частота ее равна ноловине частоты входного напряжения, т. е. обеспечивается пропорциональное изменение напряжения и частоты в соответствии с формулой

YMI

Mo

где fi, fs - частоты напряжений, питающих двигатель; f/i и MI - напряжение и момент на валу двигателя, соответствующие частоте /г,

t/2, Af2 - напряжение и момент на валу двигателя, соответствующие частоте /2При таком соотношении частот и амплитуд переменных напряжений обеспечивается постоянный вращающий момент на валу электродвигателя. При этом в сигнале отсутствуют четные гармоники, а третья имеет амплитуду в 12 раз меньшую основной, пятая -в 21 раз меньшую основной, что положительно сказывается на работе потребителей, обеспечивает уменьшение частоты электродвигателя в два раза при сохранении постоянного момента на валу электродвигателя и других характеристик.

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты вращения однофазного двигателя переменного тока, содержащее мостовой коммутатор, в два плеча которого включены тиристоры, трансформатор со средним выводом и блок управления, отличающееся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и экономичности устройства, управляющие электроды тиристоров соединены между собой через конденсатор, а анод тиристора одного плеча коммутатора соединен с управляющим электродом тиристора другого плеча коммутатора через резистор и диод.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3259827, кл. 321-4, 1966.

2.Патент США Aib 3757184, кл. 318-231, 1973.

is-n