Регулируемый электропривод переменного тока Советский патент 1979 года по МПК B60L11/08 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к автономному электропроводу транспортных средств - тепловозов, газотурбовоэов, автопоездов, схемы которых выполнены на переменном токе с непосредственным присоединением тяговых асинхронных двигателей к зажимам синхронного генератора без промежуточных преобразователей и устройств.

Известны регулируемые электроприводы переменного тока, не содержащи промежуточных преобразователей между генератором и двигателями, скорость которых изменяется ступенчато при переключении чисел полюсов машин Г11 и f 2 .

: . Эти электроприводы переменного тока имеют сложную многоприводную систему передачи электрической мощности, что усложняет схему и снижает ее надежность.

Известен также регулируемый электропривод переменного тока, содержащий синхронный генератор с несколькими т-фазными обмотками статора, приводимый во вращение первичным двигателем и асинхронные двигатели, подключенные к генератору 3. Скорость вращения электропривода изменяется при регулировании скорости вращения первичного двигателя и пе15еключаниях чисел полюсов электрических машин. Одновременно с переключением секций обмотки возбуждения, при изменении числа полюсов генератора, трехфазные обмотки переклю0чаются взаимно согласно и встречно.

недостатком укааанного прййхЬда является то,что скоростной диапазон не может быть широким, так как число переключений полюсов не превосхо5дит одного-двух из-за чрезмерного возрастания веса коммутационной аппаратуры и самих элеКГрических машин привода. Переключение полюсов . электрических машин связано с коммута0цией силовой цепи статора, передающей мощность от генератора к двигателям, что приводит к исчезновению силы тяги в процессе переключения 5 и к 6pocKdiM токов и моментов в начале и конце такого переключения, Кроме того, в указанном электроприводе подключение, нескольких асинхронных двигателей к питакячему их синхронному генератору производится параллельно к одним к тем же клеммам, что выэьтает неравномерность В распределении токовых и моментных нагрузок меж ду отдельными асинхронными двигателями,объясняемую жесткостью их механ ческих характеристик, а также снижает надежность и экономичность работы привода. Целью изобретения является расшир ние скоростного диапазона элект;ропривода, повышение его надежности и экономичности. Указанная, цель достигается тем, что соседние обмотки статора гене ратора взаимно смещены по окружности его расточки на пазов (где Z - число пазов статора генератора, m - число фаз, п - число обмоток ст тора, С - 1,2,3... - целое число, определяющее период повторения обмо ток статора по его окружности, В 1,2,3... - целое число, определяюще взаимный фазовый сдвиг ЭДС обмоток статора) , -фдза каждой обмотки стато ра, смещена относительно соседней фазы этой, же обмотки по окружности тора на пазов и состоит из нескольких, секционных групп, взаимно смещенныхПОокружности расточки, каждая относительно соседней на одн и то же число пазов, и каждая секционная группа состоит из q размешенных в соседних пазах секций ( гд ;к- число секционных групп), ; а количество m - фазных двигавтелей, подключенных к генератору,равно или кратНЬчислу 6Вмоток генератора и число двигателей, подключенньк к каждой . из .обмоток, одинаково, а также тем, что асинхронные двигател выполнены полюсно-переключаемыми.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема привода для числа фаз и числа обмоток на фиг.2 - схема размещения обмоток статора генератора в пазах при числе пазов z 24, числе секционных групп в каждой фазе и числе секций в каждой секционной группе. ;..

Устройство содержит синхронный генератор 1 с двумя трехфазными обмоуками 2 и 3 статора, приводимый во вращение Первичным двигателем 4. Обмотки 2 и 3 статора генератора 1 Подключены к трехфазным обмотг ам. 5статоров асинхронных двигателей б

Устройство содержит также реверсоры отключатели двигателей (на чертеже не показаны). Количество двигателей 6, подключенных к каждой из обмоток 2,3 генератора 1, одинаково и равно числу его обмоток.

Перек5Гючение полюсов генератора 1 происходит при переключений числа

Устройство работает следующим образом ..

дсПри возбуждении синхронного гене. ратора 1 Постоянным током по обмоткам 7,8 возбуждения в его трехфазных обмот-как 2,3 создаются ЭДС, вызывакяцие токи в обмотках 5 статоров асинхронных . .

50 двигателей 6. Асинхронные двигатели 6 начинают вращаться с частот.ой, определяемой частотой тока ста:тора. Их числом пар полюсов и :г;кольжением статора .относительно его

55 поля. При отсутствии переключений чисе полюсов электрических машин скоростной диапазон привода будет равен диапазону изменения частоты вращения первичного двигателя .4. Преимуществом

40 предлагаемого электропривода является возможность осуществления переключений чисел полюсов посредством переключения обмоток 7, 8 возбуждения (фиг.1). При этом диапазон изменения

45 скорости асинхронных двигателей 6 полюсов его обмоток возбуждения 7, 8 за счет изменения направления тока в обмотке 8, при переключении контактной группы 9, собранной по мостовой схеме. Обмотки статора с выв одами A-i, Bi,C-,Xi,Yi Е-АИ at.Bj, с г а. г размещены B пазах 10-33, Обмотка с выводами i 1 1 i 1 смещена по окружности его расточки относительно обмотки с выводами Aj, Ba/vCg., Х2 VL. 3-a4 Y.Ha угол .l. -.i2 .Дазом - . при значениях 24,m 3. п 2. Для рассматриваемых чисел пар полюсов СР If р 4). не име.ющих общего делителя, число с может быть выбрано только равным Единице. определяющее фазовый сдвиг выбрано равным трём, ртобы обеспечить отсутствие фазов рго сдвига ЭДС обмотки 2,3 при одном из чисел полюсов (2Р тг 8) , Йри этом числа цолюсов () фазовый сдвиг равен 180 эл.град. Возможно лринять и другие значения фазовых сд&игов, соответствукхцие целым значениям в, от 1 до т. Тогда схема обмотОк 2 и 3 соответственно изменится. . Фаза каждой обмотки смещена относительно соседней фазы этой же обмотк и по окружности статора на уголЛг. Icm пазам и состоит из двух секционных групп, взаимно смещенных по окружности статора на утоп ъ - 6 па- зам. Указанное смещение обеспечивает получение приемлимых обмоточных коэффициентов для .рабочих чисел полюсов :и удовлетворительного гармонического спектра н.с. Каждая секционная группа состоит из q размещенных в соседних пазах секций,, где привода расширяется при том же диапа зоне частот вргицения перви ного двигателя. При переключении чисел подюг сов в предложенной схеме не возникгге необходимости в коммутации силовой цепи обмоток 2, 3 статора и двигателей5, 6, так как каждая из обмоток 2, 3 статора имеет приемлемые обмото ные коэффициенты при нескольких числах полюсов обмоток 7, 8 возбуждения, что оказывается невозможным в случае выполнения статорной обмотки с малым числом фаз. Выполнение обмотки статора генератора 1, состоя из п обмоток, фаза каждой из которых состоит из к секционных групп, приводит к уменьшению в кп раз геометри ческого угла, занимаемого проводниками данной секционной группы фазы, что обеспечивает приемлемые значения коэффициентов распределения для всех чисел полюсов, меньших чисел knm. Влияние повторения обмотки 2, 3 статора по его окружности на обмоточный коэффициент может быть учтено коэффициентом группировки, который будет равен единице для каждого из рабочих чисел полюсов обмотки, если число повторений будет равно общему делителю для этих чисел пар полюсов. Взаимное смещение секционных групп учитывается введением дополнительного обмоточного коэффициента сдвига Эффект выравнивания распред-еления нагрузок между отдельными асинхронными двигателями б , питаемыми от сам стоятельных обмоток 2, 3 статора генератора, объясняется тем, что, с учетом внутреннего падения напряжения в каждой из обмоток, 2сЗ генератора If напряжения на зажимах, этих обмоток не будут одинаковыми при разной загрузке их токами асинхронных двигателей. Меньшее напряжение будет у той обмотки, которая питает более нагруженный двигатель, что приводит к сс1мовыравниванию распределителя токовых и моментных нагрузок между двигателями. Электропривод . обеспечивает расширение скохюстного диапазона, снижение веса и габаритов, повышение надежности и экономичности. Эффект выравнивания распределения нагрузок сохраняется как при на7:ичии переключений полюсов электрических мгшчн приводатак и без него, Формула изобертения 1. Регулируемый электропривод переменного тока, содержащий синхронный генератор с несколькими m фазными обмоткагли статора, приводимый во вращение первичным двигателем, и асинхронные двигатели, подключенные к генератору, отличающийс я тем, что, с целью расширения скоростного диапазона электропривода, повышения его надежности и экономичности, соседние обмотки статора генератора взаимно смешены по окружности его расточки на - пазов Тгде Z-j- чирло пазов статора генератора, га - число фаз, п - число обмоток статора, С г::.1,2,3,,, - целое число, определяющее период повторения обмоток статора по его окружности, В 1,2,3... - целое число определяющее взаимный фазовый сдвиг ЭДС обмоток статора), фаза кйждой обмотки статора смещена относительно соседней фазы этой же с мотки по окружности статора на пазов и состоит из нескольких секционный групп, взаимно смещенных по ок-. ружности расточки, каждая относительно соседней на одно и то же число пазов и каяудая секционная группа состоит из q размещенных в соседних пазах секций (где / к число секционных групп), а количество ш-фазных двигателей, подключенных . к генератору, равно или кратно числу обмоток генератора и число двигателей, подключенных к каждой из обмоток, одинаково. 2, Регулируемый электропривод по п,1, о т л и ч а ю щ-и и с я тем, что, асинхронные двигатели выполнены полюсно-переключаемыми, Источники информации. принятые во внимание при экспертизе ; 1.Патент Великобритании 1064772, кл, Н 2 А, 1964. 2.Патент Велицрбритании 1067070, кл. Я 2 А, 1974. 3. Рудаков Б.В., Семенов Н,П., Сумаков Б.А. Двухчастотный синхронный генератор и многоскоростной асинхронный двигатель для передвижных установок, Энергетика , 1967, 5 {про.готип). Liqnr PuB.I

в, 1 Л