Электропривод Советский патент 1980 года по МПК H02P7/76 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости в промышленных электроприводах переменного тока.

Известен электропривод переменного тока, содержащий один или два асинхронных двигателя с общим валом, статоры которых подключены к трансформаторам, соединенным со входом выпрямителя, шунтируемого тиристором l и 2 ,.

Недоста тком известных устройств является недостаточная надежность, в связи с прерывистым характером тока, проходящего через обмотки двигателя и трансформаторов и значительными перенапряжениями на элементах схемы устройства.

Наиболее близким по технической сущности является устройство .для регулирования скорости асинхронного двигателя, содержащее два трансформатора, первичные обмотки которых соединены последовательно, а вторичные обмотки подключены соответственно к началам и концам обмоток статора двигателя и ко входам двух выпрямителей, шунтируемых последовательно соединенными тиристором и дросселем, подключенные к коммутируюидим конденсаторам 3j,

Недостатком этого устройства являются низкие энергетические показатели и незначительный диапазон регулирования скорости.

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей привода и расширение диапазона регулирования

10 скорости вращения.

Поставленная цель обеспечивается тем, что в электроприводе, содержащем два механически связанных между собой асинхронных двигателя с разным числом пар полюсов, два трехфазных трансформатора, одни выводы первичной обмотки первоготрансформатора подключены к источнику переменного тока, вторичные обмотки указанно20го трансформатора соединены в звезду/ два трехфазных выпрямителя, выполненных по мостовой схеме, выход каждого выпрямителя шунтирован последовательно соединенными тиристором и

25 дросселем, два коммутирующих конденсатора, один из которых включен между катодами, а другой - между анОдами тиристоров, причем одни выво.цы первичной обмотки второго трансфор30матора соединены с выводами обмотки

статора асинхронного двигателя с меньшим числом пар полюсов, другие вывода обмотКй feTctldta указанного

двигатели связаны со входом первого выпрямителя, другие выводы первичной обмотки первого трансформатора соединены со входом первого выпрямителя, а свободные выводы вторичной обмотки этого же трансформатора со.динены со входом второго выпрямителя и со свободныг ш выводами первичной обмотки второго трансформатора, втрричная обмотка которого соединена с обмотками статора асинхронного двигателя с большим числом пар полюсов . .

На чертеже представлена блок-схема электропризода.ж .

Трансформатор. 1 содержит первичную обмотку 2, началом подключенную к источнику переменного тока,и вторичную обмотку 3, конец обмотки 2 трансформатора 1 соединен с началом обмотки статора первого двигателя 4, а конец его обмотки соединен с началом первичной обмотки 5 трансформатора 6, вторичная обмотка 7 к от6рого подключена к обмоткам 8 статора двигателя, имеющего механическую св:язь св6ёго ротора 9 с ротором 10 двигателя 4, выпрямитель 11, выполненный по трехфазной мостовой схеме входом соединен с началом обмоток статора двигателя 4, а выхбд5м закорочен последовательно соединенными тиристором 12 и дросселем 13 , выпрямитель 14 Bxibsdy соединен с концом первичной обмотки 5 трансформатора б, а выходом закорочен последовательно соединенными тиристором 15 и дросселем 1б, коммутйрующий конден сатор 17, соед иняюШй катоды тиристоров 12, 15, и коммутирующий конденсатор 18, соединяющий аноды тйристоров 12, 15, -- - --При работе устройства им&етместо порчередШё г ;1 кЖ гё1 коё dtmypaiiXe шунтирующих тиристоров 12, 15 на BHkCifle выпрямителей 11, 14 иИХ поочередноё циклическое запирание обратньп ш напряжениями коммутируюц(11Х конденсаторов 17, 1ё, что приводит й по очерёдному переходу от подклю j ftlc йсточнИ1 ьГ ШрёМегШбгО тЬка первичной обмотки 2 трансформатора 1 кгёакЬ|эачйванйЮВторичной обмотки 3 этого трансформатора и переходу трансформатора напряжения к режиму трансформатора тока, а также к цикдй «гёсКойу изменеййю на сто восемьдесят градусов начальной фазы напряжения И1Г:1г1О;слёДОватёЛьнс М сОёдйнёнйй Статорной обмотки первого асинхронного двигателя 4 и первичной обмоткой 5 трансформатора 6, ёследс вйё чего нёсинусоидальное напряжение на этом

Jсоединении для одной из фаз выражается следующей зависимостью;

г V )|

45 1Г т 29ЙSin w42SM)ftjt,

где u,ft - угловые частоты источника переменного тока и циклов коммутации тиристоров, и - амплитуда фазного напряжения .

Напряжения на других фазах соединения обмотки статора двигателя 4 с первичной обмоткой 5 трансформатора 6 отличаются от описанного выше сдвигом по фазе на третью часть периода источника переменного тока.

ДЛЯисключения субгармонических слагаемых в выходном напряжении работа устройства, производится в области частот циклов коммутации, превышающих частоту источника переменного тока.

В этом случае частота основной составляющей выходного напряжения выражается разностью частоты источника переменноготока и частоты циклов коммутации, а частота равной с ней по амплитуде спектральной составляющей - суммой указанных выше частот. Обе рассматриваемые составляющие выходного напряжения образуют в воздушном зазоре одного и того же дви(ГатеЛя вращающиеся магнитные поля взаимно обратных направлений вращения. Под воздействием двигательного электромагнитного момента, образованного вращающимся магнитным полем основной составляющей выходного напряжения разностной частоты источника переменного тока и циклов коммутации, ротор 10 первого асинхронного двигателя 4 будет вращаться в Направлении вращения этого магнитЙргб поля, обусловленного основной составляющей выходного напряжения, при этом вращающееся магнитное поле от составляющей, частота которой выражается суммой частоты истдчйика переменного тока и частоты циклой коммутации, обусловит тормознОй электромагнитный момент на роторе того же двигателя. В этом случае схема замещения роторной цепи перврго двигателя с ротором 10 и статорной обмоткой двигателя 4 будет выражаться для основной составляющей выходного напряжения разностной частотой - последовательным соединением относительно небольшого индуктивногр сопротивления рассеяния с весьма значительным активным сопротивлением, величина которого выражается отношением приведенного активного сопротивления ротора на очень малое значение скольжения при двигательном режиме работы, а для состав,ляющей выходного напряжения .суммарной частоты - псзследовательным соединением индуктивного сопротивления рассеяния ротора с очень малым актив ным сопротивлением, величина которого выражается отношением приведенного активного сопротивления ротора , не весьма значительн ю величину скол жения при тормозном режиме работы такой машины. Вследствие этого практически вся основная составляющая несинусоидального выходного напряжения разностной частоты будет приложена к статорной обмотке первого асинхронного двигателя 4, а к последовательно соединен ной первичной обмотке 5 трансформатора 6 - лишь незначительная ее часть. Поэтому во вторичной обмотке 7 трансформатора б наводятся преимущественно остальные составляющие напряжения, наибольшая из которых имеет частоту, выражаемую суммой час тоты источника переменного тока и частоты циклов коммутации; поскольку статорная обмотка В второго асинхрон ного двигателя получает питание от вторичной обмотки 7, то составляющая напряжения с суммарной частотой источника переменного тока и циклов коммутации будет приложена к статорной обмотке 8 второго асинхронного двигателя. Выбором чередования фаз ,статорной обмотки 8 второго асинхрон ного двигателя при соединении ее со вторичной обмоткой 7 трансформатора б можно добиться вращения магнитного поля этого двигателя согласованным с направлением вращения магнитного .поля, создаваемого статорной обмоткой двигателя 4. При жестком соеди-нении роторов этих двигателей они будут развивать электромагнитные вра щающие моменты в одном и том же направлении. С целью приближения скоро тей вращения магнитных полей, развиваемых различными двигателями, нео ходимо выбрать число полюсов статорной обмотки ,8 второго асинхронного двигателя значительно большим чисЛа |Полюсов статорной обмотки первого асинхронного двигателя 4. При совпадении отношения суммы частот источни ка переменного тока и циклов коммутации к их разности с отношением чисел полюсов двигателей, к статорны обмоткам которых приложены составляю щие напряжения этих частот, синхрон«ые скорости вращения полей этих дви гагелей совпадают и устройство работает в условиях приближения к наимен шим суммарным потерям. Таким образом в устройстве при поочередной коммутации тиристоров 12 и 15 с частотой, брльшей частоты источника переменного тока,-и поочередном подключении обмоток стато зов двигателей к обмоткам трансформаторов 1 и б достигается поййшёнйе энергетических показателей привода в широком диапазоне регулирования скорости в свяди с тем, что электромагнитный момент на валу двигателей выражается суммой моментов каждого двигателя, тогда как в известном устройстве он выражается разностью моментов. Формула изобретения Электропривод, содержащий два механически связанные между собой асинхронных двигателя с разным числом пар полюсов, два трёхфазных трансформатора, одни выводы первичной обмотки первого трансформатора подключены к источнику переменного тока, вторичные обмотки указанного трансформатора соединены в звезду, два трехфазных выпрямителя, выполненных по мостовой схеме, выход каждого выпрямителя шунтирован последовательно соединенными «тиристором, и дросселем, два коммутирующих конденсатора, один из- которых включен между катодами, а другой - между анодами тиристоров,причем одни выводы первичной обмотки второго трансформатора соединены с выводами обмотки статора а сйнхрОннЬГо двигателя с меньшим числом пар полюсов, другие выводы обмотки статора указанного двигателя связаны со входом первого выпрямителя,6 тли ч а к щ и йс я тем, что, с целью повышения энергетических показателей привода и расширения диапазона регулирования частоты вращения, другие выводы первичной обмо±ки первого трансформатора соединены со входом первого .выпрямителя, а свободные выводы вторичной обмотки этого же трансформатора подключены ко входам второго выпрямите-: . ля и к свободным выводам первичной оЬмотки второго трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с обмотками статора асинхронного двигателя с больйшм числомпар полюсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка Великобритании №1491035, кл. Н 2 J, 1977. 2с Эусман В.Г. и др. Автоматизация позиционных электроприводов. М., Энергия, 1970, с. 83-86. 3. Авторское свидетельство СССР 470046, кл. Н 02 М 5/27, 1973.

Г