Способ частотного регулирования скорости вращения двигателя переменного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P7/42 

стоянного абсолютного скольжения, по стоянство потока и т. д.) значительно услож няет систему и снижает надежность. Ряд указанных недостатков устраняется fipH разностно-частотном способе управлення. При этом обмотку статора (ротора) подключают к сети, а обмотку ротора (статора) - к преобразователю. Частоту на выходе преобразователя изменяют рт частоты сети до нуля для регулирования скорости от нуля до синхронной. Затем, изменив поря.цок следования фаз напряжения возбуждения на обратный и отрегулировав частоту преобразователя от нуля до частоты сети доводят скорость двигателя до двойной синхронной. Низкие скорости вращения при разностиочастотном способе получаются при частоте и напряженни роторной (статорной) обмотки, близких к номинальным значениям. Следовательно, угол зажигания а минимальный, пульсации выходного напряжения выпря мителя на низких скоростях иезначительны, коэффициент мощности роторного (статоркого) преобразователя имеет максимальное значение и генерация высщих гармоник , в пита1ющую сеть практически отсутствует. При этом отпадает необходимость в использовании силового фильтра, в связи с чем возрастает быстродействие системы, снижаются вес и габариты устройства и колебательность. Быстродействие возрастает также потому, что на низких скоростях перегрузочная способность двигателя увеличивается в 10-12 раз. Бесконтактный реверс двигателя осуществляется повышением частоты обмотки возбуждения по отношению к частоте сети. Однако при повышении скорости двигателя (снижение частоты питаиия обмотки возбуждения) начинает оказывать влияние активное сопротивление обмотки и энергетические и динамические характеристики всей системы привода ухудщаются так же, как при пропорционально-частотном управлении в зоне низких скоростей. Таким образом, оптимальные характеристики привода получаются при изменении частоты питания двигателя от частоты сети до половины ее номинального значения. Общим недостатком обоих способов является то, что при глубоком регулировании скорости напряжение и частота должны изменяться в широких пределах. Из-за изменения параметров двигателя возникает необходимость в использовании корректирующих устройств с переменной структурой и параметрами для достижения требуемого качества регулирования во всём диапазоне, что в значительной степени усложняет и удорожает систему электропривода. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ регулирования скорости двигателя переменного тока, по которому в цепь обмотки ротора (статорэ) включают преобразователь, обмотку статора (ротора) замыкают накоротко, а частоту на выходе преобразователя изменяют от нуля до половины частоты сети для регулирования скорости от нуля до значения, соответствующего половине синхронной скорости, после чего статор (ротор) размыкают 3. Затем статор (ротор) включают в сеть и изменением частоты преобразователя от половины частоты сети до нуля доводят скорость двигателя до синхронной скорости. После этого, изменив порядок следования фаз напряжения возбуждения на обратный, изменением частоты преобразователя от нуля до половины частоты сети доводят скорость двигателя до номинальной, равной полуторному значению синхронной скорости. Можно также преобразователь частоты подключать вначале к обмотке статора (рогора) двигателя, а его обмотку ротора (статора) закорачивать. При достижении ротором скорости, равной половине синхронной скорости, преобразователь подключают к обмотке ротора (статора), а обмотку статора (ротора) подключают к сети. Этот способ характеризуется значительным диапазоном изменения частоты (Одо f) т. е. отношение fc/fn- при регулировании скорости двигателя. Это приводит к необходимости иметь переменными структуру и параметры корректирующих устройств из-за значительного изменения Параметров двигателя. Кроме того, при малых скоростях ротора, двигатель развивает незначительный электромагнитный момент, увеличение которого ограничивается насыщением машины. При регулировании скорости двигатель работает не в оптимальной области частот (О до 0,5 fc), где его характеристики значительно ухудшаются. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования скорости двигателя переменного тока и повышение энергетических показателей. Это достигается тем, что по способу регулирования скорости двигателя переменного тока с помощью преобразователя частоты, подключенного к ротору, заключающемуся в том, что замыкают обмотки статора накоротко, регулируют частоту преобразователя в заданном диапазоне, после чего обмотку статора размыкают, до замыкания обмотки статора накоротко подключают обмотки статора .к сети, изменяют частоту преобразователя от частоты сети до полуторного ее значения для регулирования скорости двигателя от нуля до величины, соответствуклдей половине синхронной скорости. После чего статор отключают от сети, уменьщают частоту преобразователя до половины частоты сети с последующим регулированием частоты преобразователя в диапазоне от половины частоты сети до полуторного ее значеНня, обеспечивая величину скорости двигателя, равную полуторасинхронной скорости, затем уменьшают частоту преобразователя до половины частоты сети, подключают статор к сети с обратным порядком чередования фаз по отношению к напряжению возбуждения и увеличением частрты вновь до полуторного значения доводят скорость ротора до номинальной, равной двухсполовинной синхронной скорости. На чертеже показана схема включения двигателя. Подключение статора 1 двигателя к сети и закорачивание его обмоток осуществляется соответственно переключателями 2 и 3. Частота и напряжение в обмотке ротора 4 двигателя регулируется посредством преобразователя 5. Замыкают переключатель 3 и изменяют частоту преобразователя в роторной цепи от частоты сети до полуторакратного ее значения, а при достижении ротором скороети, равной половине синхронной скорости, отключают статор от сети,уменьшают частоту ротора от полуторакратного значения до половины частоты сети, затем замыкают накоротко обмотку статора переключателем 3 и изменяют частоту преобразователя от половины частоты сети до полуторного ее значения, доводя скорость ротора до скорости, равной полуторасинхронной скорости, а затем размыкают переключатель 2, уменьшают частоту преобразователя от полуторного значения частоты до половины частоты сети, подключают статор к сети с обратным порядком следования фаз по отношению к напряжению возбуждения и изменением частоты преобразователя от половины частоты сети до полуторного значения доводят скорость ротрра до номинальной, равной двухсполовинной синхронной скорости. Таким образом, предлагаемый способ расширяет диапазон регулирования (от нуля до двух с половиной синхронной скорости). Если момент на валу двигателя М const, а за номинальную мощность привода принять мощность РИОМ Мй)„ М .2,5шо, то мо.щность преобразователя составляет величину, равную . Р„ l,5Mo)o При данном способе регулирования мощность преобразователя также уменьшается по сравнению с мощностью при других способах регулирования, что дает возможность получать более широкий диапазон регулирования при одновременном уменьшении диапазона питающих частот (максимальный диапазон варьирования выходной частоты преобразователя составляет всего 1 :3). В связи с этим параметры двигателя остаются практически постоянными, что позволяет иметь постоянными пар;аметры и структуру цепей коррекции, значительно упрощающих систему регулирования. Из-за малого диапазона изменения частоты преобразователя напряжение на еговыходе также изменяется иезиачительио. Поэтому угол регулирования а выпрямителя регулируется вблизи нулевого значения в малом диапазоне, что приводит к уменьшению пульсаций выпрямленнбго напряжения, повышению коэффициента мощности преобразователя, отсутствию генерации высших гармоник в питаю Щую сеть, снижению габаритов силового фильтра или полное его устранение, а следовательно, повышению быстродействия всей системы в целом. Быстродействие повышается также за счет высокой перегрузочной способности двигателя во всем диапазоне, достигаемой при данном способе регулирования скорости. Поскольку двигатель используется в той области частот, где роль активного сопротивления обмоток не оказывает влияния, он имеет во всем диапазоне скоростей и нагрузок оптимальные рабочие характеристики. Так как преобразователь в указанной области частот и напряжений имеет высокие энергетические показатели, энергетические показатели в целом всей системы также возрастают. Формула изобретения Способ частотного регулирования скорости вращения двигателя переменного тока с помощью преобразователя частоты, подключенного к ротору, заключающийся в том, что замыкают обмотки статора накоротко, регулируют частоту преобразователя в заданном диапазоне, после чего обмотку статора размыкают, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазоиа регулирования скорости и повышения энергетических показателей, до замыкания обмотки статора накоротко подключают обмотки статора к сети, изменяют частоту преобразователя от частоты сети до полуторного ее значения для регулирования скорости двигателя от нуля до величины, соответствующей половине синхронной скорости, после чего статор отключают от сети, уменьщают частоту преобразователя до половины частоты сети с последующим регулированием частоты преобразователя в диапазоне от половины частоты сети до полуторного ее зиачеиия, обеспечивая величину скорости вращения двигателя, равную полуторасинхрониой скорости, вновь уменьшают частоту преобразователя до половины частоты сети, подключают статор к сети с обратным порядком чередования фаз по отношению к напряжению возбуждения и увеличением частоты вновь до полуторного значения доводят скорость ротора до номинальной, равной двухсполовнииой синхронной скорости. Источники «нформацин. принятые во внимание при экспертизе 1.Булгаков А. А. Частотное управление асинхронными электродвигателями. М., «Наука, 1966, с. 58, 79. 2.Ботвиник М: Н.,Шакаряи Ю.-Г. Управляемая мащинЯ переменного тока. М., сНаука, 1969, с.71. 3.Авторское свидетельство СССР № 229679, кл. Н 02 Р 1/24, 1965.

764082