Электропривод переменного тока Советский патент 1981 года по МПК H02P5/40 

уменьшается, а однофазного выпрямителя увеличивается. При этом увеличивается величина движущего момента развиваемого обмоткой с меньшим числом иолюсов и уменьшается величина тормозного момента, создаваемого обмоткой с большим числом полюсов. Электропривод разгоняется до установившейся скорости. Аналогично происходит регулирование динамического момента и скорости при замедлении.

Недостатком такого электропривода является выполнение управляемого коммутатора в виде двух силовых элементов - тиристорного регулятора напряжения и однофазного выпрямителя, имеюш,их две системы управления, работу которых необходимо согласовывать, что значительно усложняет системы регулирования, а следовательно, и сам электропривод.

Целью изобретения является упрош,ение электропривода.

Указанная цель достигается тем, что управляемый коммутатор выполнен в виде трехфазного выпрямительного моста и ключа, который шунтирует выход трехфазного выпрямительного моста, вход которого соединен с вторыми выводами обмотки с меньшим числом полюсов.

На фиг. 1 и 2 приведены варианты принципиальных схем электропривода переменного тока.

Электропривод может быть выполнен в двух вариантах. Управляемый коммутатор может быть выполнен в виде неуправляемого выпрямительного моста, выход постоянного тока которого шунтирован управляемым ключом, позволяюшим выполнять широтно-импульсное регулирование (ШИР) (первый вариант). Управляемый коммутатор может быть выполнен в виде управляемого выпрямительного моста, выход которого шунтирован «неуправляемым ключом, предназначенным для изменения силовой схемы управляемого коммутатора (второй вариант). Кроме отмеченного, с целью улучшения регулировочных характеристик электропривода, в него введен соединенный параллельно указанному ключу резистор.

Фазовые секции независимой обмотки 1 с большим числом полюсов и независимой обмотки 2 с малым числом полюсов двухскоростного двигателя подключены своими концами соответственно через одну 3 и другую 4 группы коммутируюших элементов и группу реверсирующих коммутирующих элементов 5 к питающей сети 6. Свободные концы независимой обмотки 2 соединены с клеммами сетевого входа неуправляемого выпрямителя 7. Выход постоянного тока выпрямителя 7 шунтирован управляемым ключом 8 и резистором 9. Кроме того, к выходу постоянного тока выпрямителя 7 подключены через группу коммутирующих элементов 10 концы двух фазовых секций обмотки 1. Управляющий вход ключа 8 соединен с выходом системы 11 управления. На входы системы управления подключены задатчик 12 управляющего папряжения и датчик 13 скорости, который .механически связан с валом короткозамкнутого ротора 14 двухскоростного асинхронного двигателя.

На фиг. 2 показана принципиальная схема (второй вариант), согласно которому

выпрямитель 15 выполнен управляемым, а ключ 16 неуправляемым. Нри этом управляющий вход выпрямителя 15 соединен с выходом системы управления. Электропривод переменного тока (фиг. 1)

работает следующим образом.

В начале пуска замыкаются коммутирующие элементы 4, 5 и 10. При этом обдмотка 2 с малым числом полюсов подключается к сети, а обмотка 1 с большим числом полюсов - к выходу выпрямительпого моста 7. При нулевом сигнале управления, т. е. в исходном положении ключ 8 разомкнут. В результате по секция.м обмотки 2 протекает переменный ток, а в обмотке 1 - постоянный ток. Максимальные величины токов определяются параметрами образованных электрических цепей и значением папряжения питающей сети.

В случае необходимости для ограничения

величин токов в обмотках в цепь выпрямленного тока может быть включен регулируемый резистор. В двигателе появляется вращающееся и неподвижное поля, созданные соответственно обмотками 2 и 1.

При этом обмотка 2 создает движущую составляющую момента, а обмотка 1 - тормозящую составляющую момента. Обычно движущая составляющая момента значительно меньше тормозящей составляющей

момента, что связано с особенностями выполнения и электрическими параметрами обмоток конкретных серийных двигателей. Ротор двигателя остается неподвижным или начинает вращаться под действием нагрузочного момента с малой скоростью, определяемой в основном характеристикой динамического торможения.

При появлении управляющего сигнала на выходе системы 11 ключ 8 с заданной неизменпой частотой замыкает и размыкает выход выпрямителя 7, осуществляя широтно-импульсное регулирование. В зависимости от скважности ШПР увеличивается движущая составляющая момента и уменьшается тормозящая составляющая момента. При скважности, равной единице, т. е. при закороченном выпрямителе 7 двигатель развивает только движущий момент в соответствии со своей естественной механической характеристикой.

Для обеспечения длительной работы электропривода с пониженной скоростью вращения предусмотрено непосредственное включение в сеть через эле.менты 3 и 5 обмотки 1 с большим числом полюсов. Прелварительно должны быть разомкнутым элементы 4 и 10. В рассматриваемом случае величина поиижепноГ скорости целиком оиределяется жесткостью естественной механической характеристики элсктроиривода м значением статического момента, создаваемого нагрузкой. Кроме описанной работы электропривода ирп замедлении с номинальной скорости до полной остановки, возможно в данном варианте силовой схемы регулируемое двухэтапное торможение сначала до иониженной скорости, а затем с иоследующей электрической фиксацией в точной остановке. При этом электроиривод работает следующим образом. Перед началом торможения должны быть элементы 10. При появлении команды на замедление замыкаются элементы 3 и к сети дополнительно подключается обмотка 1. Двигатель при этом развивает нерегулируемую тормозящую составляющую момента и регулируемую движущую составляющую момента, т. е. имеет место наложение генераторного и двигательного режимов работы. Вследствие регулирования движущей составляющей момента достигается плавное регулирование тормозящего момента развиваемого двигателем. Регулирование двил у-щей составляющей момента при этом обеспечивается путем ШИР резистора 9 на выходе выпрямителя 7. Минимальное значение движущей составляющей момента определяется величиной сопротивления резистора 9 при скважности, равной нулю, т. е. разомкнутом ключе 8.

По окончании первого этана торможения двигатель работает с нониженной скоростью вращения. При этом ключ 8 разомкнут. В зоне точной остаиовки но сигналу из системы уиравления размыкаются элементы 3 и замыкаются элемеиты 10. Вновь вступает в работу ключ 8, осуществляя ШИР на выходе выпрямителя 7, и двигатель тормозится до полной остановки.

Применение рассмотренного управляемого коммутирзющего устройства существенно унрощает электронривод, позволяя осуществлять ненрерывное регулирование динамического момента и скорости вращения ири чередовании двигательного и тормозного режимов работы двигателя.

Электроиривод, выполненный по второму варианту (фиг. 2), имеет ряд особеииостей и работает следующим образом.

Перед пуском замыкаются коммутирующие элементы 4, 5 и 10. При наличии уиравляющих имиульсов открываются тиристоры моста 7 и по секциям обмоток 1 и 2 иротекают токи. Двигатель развивает тормозной момент, онределяемый в основном характеристикой динамического торможения. Здесь справедливы все рассуждения; приведенные при описании аналогичного этана работы первого варианта электропривода.

При появлении команды на пуск замыкается неуправляемый ключ 16. Этим самым закорачивается выход тиристориого коммутатора 7, который становится обычиы.м тпрн торным регулитор1)м напряжения (ТРИ). Здесь следует указать, что поскольку г. ТРН и к ширине у управляющих имиульсов пре1,ъявля:отся особые требования, то пеоб :одимо выполнить условие-Y 60°.

В зависимости от угла регулирования а ТРП измеияется напряжение на обмотке 2, ;i следовательно, и величина движущего момента, развиваемого двигателем. Пониженные скорости вращения электропривода

могут быть получены при снижении величины управляющего сигнала, задаваемого задатчиком 12. В начале торможения по команде из системы 11 размыкается ключ 16 II в секциях обмотки 1 начинает протекать постоянный ток, величииа которого регзлируется выпрямителем 15. Двигатель развивает тормозной момент, обуславливае.мыГ; иостояииым током в обмотке 1. В конце торможения скорость двигателя равна

нулю.

В рассматриваемом варианте силовой схемы возможно, как и в первом варианте, двухэтапное торможение. Отличием является то, что регулирование движущей составляющей момеита на нервом этапе замедления осуществляется посредством регулируемого выпрямителя 15. В рассматриваемой схеме также обеспечивается плавное регулирование тормозящего момента,

развиваемого двигателем до пониженной скорости враитення.

После чего двигатель работает на пониженной скорости. При этом тиристоры выпрямительного моста 15 заперты, а ключ

16 разомкнут. В зоне точной остановки по сигналу из системы управлеиия размыкаются элемеиты 3 и замыкаются элемеиты 10. Вступает в работу САР точной остановки и двигатель тормозится до полной остановки.

На данном этапе регулирование тока в обмотках 2 и 1, а следовательно, и момента двигателя выполняется с помощью выпрямителя 15 вплоть до замыкания механического тормоза.

Таким образом, в рассмотренных вариантах электропривода иеременного тока обеспечивается плавное регулирование динамического момента и скорости вращения при пуске и торможении при существенном упрощении силовой схемы. Применение одного управляемого коммутатора вместо двух упрощает систему регулирования.

Формула изобретения

Электронривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с двумя обмотками на статоре с разными числами полюсов, обмотка с больщим числом полюсов которого одними выводами через первую группу коммутирующих Элементов соединена с реверсирующим коммутирующим элементом, соединенным с питающей сетью, задатчик управляемого напряжения и датчик скорости, подключенный к входам системы управления, вторую группу коммутирующпх элементов, включенную между реверсирующими коммутирующими элементами и обмоткой с меньщим числом полюсов, и управляемый коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом системы управления, а выход соединен через третью группу коммутирующих элементов с выводами обмотки с больщим числом Полюсов, отличающийся тем, что, с целью упрощения, управляемый коммутатор выполнен в виде трехфазного выпрямительного моста и ключа, который шунтирует выход трехфазного выпрямительного моста, вход которого соединен с вторыми выводами обмотки с меньшим числом полюсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3976918, кл. 318-203, 1975.