Машинно-вентильный каскад Советский патент 1980 года по МПК H02P7/78 

тор асинхронного двигателя 1 подключен к трехфазной сети неременного тока, а ротор - к вьшрямнтелю 3. Последовательно с вынрямителем 3 включен ннзертор 4, к которому ириеоединена статорная обмотка синхронного двигателя 2, и унравляемый но заданию скорости сетевой выпрямнтель 5. Параллельно инвертору 4 иодключены конденсатор 6 и размыкающий контакт контактора (коммутирующего элемеита) 7, запитанного от релейного усилителя 8. Па вход усилителя 8 нодано наиряженне, нронорциональное скорости нрнвода, с тахогснератора 9. Второй выход уснлителя 8 нодключен последовательно к задатчику скорости и входу блока 10 унравления тнрнсторами сетевого выирямителя. Машинно-вентнльный каскад работает следующим образом. В состоянии готовности каскада к иуску статор асинхроииого двигателя 1 и вынрямитель 5 подключены к ннтающей сетн неременного тока, а обмотка возбуждения синхронного двигателя 2 подключена к сетн постоянного тока (возбудителю). Выпрямитель 5 переведен в инверторный режнм с минимальным углом опережения включения вентилей |3, поэтому его противо-ЭДС максимальна и равна выпрямленной ЭДС скольл ения ротора ненодвижного двигателя 1. Так как ЭДС выпрямителя 3 нанравлена встречно протнво-ЭДС вынрямителя 5, то ток в роторной цени асиихронного двигателя 1 равен нулю. Контакт контактора 7 замкнут и шуитирует иивертор 4. Пуск привода осуществляется подачей задающего сигнала И на вход блока 10. Прн этом увеличнвается угол 3, т. е. уменьшается противо-ЭДС вынрямнтеля 5, находящегося в инверторном режиме. В роторной цепи двигателя 1 появляется ток, и двигатели 1 и 2 начинают вращаться. С увеличением увеличивается угол (3, что приводит к уменьшенню нротпво-ЭДС выпрямителя 5 (инвертора) и иовышенню скорости привода. При скорости вращения привода, равной примерно 10% от номинальной, наиряженне тахогенератора 9 становится достаточиым для срабатывания релейного усилителя 8, который в свою очередь включает контактор 7. Контакт, шунтирующий инвертор 4, размыкается. Одновременно со второго выхода уснлителя 8 подается нанряжение на вход блока 10, которое, складываясь с напряжением И, мгновенно уменьшает нротиво-ЭДС выпрямителя 5 на такую величииу, прн которой бы комненснровалась ЭДС статорной обмотки двигателя 2. В результате ток в контуре выпрямитель 3 - инвертор 4 - выпрямитель 5 после срабатывання контактора 7 не изменяется. После размыкания контакта контактора 7 нроисходит заряд конденсатора 6 (что предотвращает перенапряження па размыкающемся контакте н инверторе 4) и нарастание тока в статорны.ч обмотках двигателя 2. При скорости 10% от номинальной ЭДС статорной обмотки уже достаточна, чтобы обеспечить надежную коммутацию тирпсторов инвертора 4, которые получают отпирающие импульсы с датчика иолол еи1 я ротора (на чертеже датчик не показан), как и в обычиых схомах вентильных двигателей. Такнм образом, с момента размыкания контакта контактора 7 снихроиный двигатель 2 иачинает развнвать собственный электромагнитный момент и мощность на валу каскада тенерь уже онределяетея мощностью двух машин. При увеличеиин угла р до л./2 нротивоЭДС вынрямителя 5 уменьшается до нуля, ЭДС скольжения ротора двигателя 1 стаиовится равной 0,5 от номинальной и прикладывается полпостью к ннвертору 4. Таким образом, нри достижеиии приводом скорости 0,5 от иоминальиой вся энергия скольжения (за вычетом иотерь иа иреобразование) преобразуется с помощью двигателя 2 в механпческую и поступает иа общий вал каскада. Для дальнейшего увеличеиня екорости увеличивается задающий сигнал 6з и выпрямнтель 5 переводптея в выпрямительный режим. При номинальной скоростн иривода выпрямитель 5 иолностью отперт и практически все его напряжение приложено к ннвертору 4. ЭДС скольжения, а зиачнт, и напряжение выпрямителя 3 в этом режиме близки к нулю. В оппеанной системе напряжение, нрнложениое к инвертору 4, в процессе регулировапия скорости складываетея из суммы двух паиряженнй: напряжения выпрямителя 3 и наиряжения (нлн противо-ЭДС) вынрямнтеля 5. Так как вынрямитель 3 неуправляемый, т. е. работает е открытия тиристоров а 0, то регулироваиие суммарного вынрямленного напряжения близко по характеру известпому поочередному управленню в тнрнсторных нрпводах иостояниого тока и иозволяет больший коэффициент мощности нрн регулировании, чем в классической схеме АВК. Выирямитель 5 исиользуется не только в инверторном, но и в выирямительиом режиме, а его мощность равна мощности мотора 2, т. е. половинной мощности каскада (предиолагается, что двигатели 1 и 2 имеют равную мощность). Мехаинческие характеристики веитильпых синхронных двигателей имеют, как известно, положительную жесткость, т. е. с ростом нагрузки скорость двигателя возрастает, если не увеличить одновременно поок возбуждения. Эта нелинейность механических характеристик требует для их

спрямления применения системы автоматической регулировки возбуждения.

Асинхронный двигатель имеет отрицательную жесткость механической характеристики, поэтому совместная работа двух двигателей иа общий вал позволяет получить достаточио устойчивую результирующую механическую характеристику каскада и упростить систему возбуждения син;чронного двигателя 2.

В каскаде облегчен пуск вентильного двигателя, так как его разгон до начальной скорости (10% от номинальной) производится асинхронным двигателем 1. Следователыю, в роторе двигателя не требуется иусковой обмотки или устройства искусственной коммутации, обеспечивающих коммутацию инвертора 4 при малых скоростях двигателя. Импульсы на отиирание тиристоров инвертора 4 могут быть поданы с датчика угла поворота вала сразу же носле пуска привода, а нормальная коммзтация тиристоров иивертора начииается иосле срабатывания контактора 7.

Формула изобретеиия

Машииио-вентильиый каскад, содержащий на общем валу асинхроииый двигатель с фазным ротором, синхронный двигатель такой же мощностн и тахогеиератор, вынрямитель, подключенный к кольцам ротора асинхронного двигателя, выпрямитель, подключенный к сети переменного тока, инвертор, включенный входными зажимами последовательио с указанными выирямителями, а выходными - к обмотке статора синхронного двигателя, и задатчик

скорости, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности з-стройства, в него введены конденсатор, коммутирующий элемент и релейный усилитель, один выход которого подключен к

уиравляющему входу коммутирующего элемента, другой - последовательно в цепь задатчика скорости, а вход соединен с тахогенератором, причем конденсатор и ком.мутирующий элемент включены параллельно входным зажпмам инвертора.

Источники ииформации, прпнятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 312343, кл. Н 02К 17/34, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР jYo 336757, кл. Н 02Р 7/78, 1970.