Двухдвигательный регулируемый электропривод Советский патент 1981 года по МПК H02P7/76 

Изобретение относится к электротех нике и может быть использовано для привода мощных турбомеханиэмов в химической, горнорудной и других отрас лях промышленности. Известен двухдвигательный электро привод переменного тока, состоящий и двух жестко связанных валами асинхронных двигателей с фазным ротором и регулятором скольжения резисторног типа . Недостатком этого электропривода является низкий КПД, обусловленный большими потерями электроэнергии в роторных цепях. Наиболее близким техническим решением к изобретению является двухдвигательный регулируемый электропри вод, содержащий два асинхронных двиг теля с последовательно соединенными статорными обмотками, к фазным роторам которых подключены выпрямители, три трехфазных коммутатора, один для подключения статорных обмоток к сетиj два других - для переключения статорных обмоток со звезды на треугольник, источник противо-ЭДС, один вывод которого подключен к анодной группе первого выпрямителя, другой вывод - к катодной группе второго выпрямителя 2, Недостатком данного технического решения является большая требуемая установленная мощность преобразователей в роторной цепи электродвигателей, особенно в применении к механизмам большой мощности. Целью изобретения является уменьшение массо-габаритных показателей при сохранении заданной глубины регулирования скорости. Цель достигается тем, что в известный двухдвигательный регулируемый электропривод дополнительно введены однополюсный выключатель и два блока переключения, один из которых включен между анодными группами выпрямителей, а второй блок переключения включен между катодными группами выпрямителей, а однополюсный выключатель включен между катодной группой первого выпрямителя и анодной группой второго выпрямителя, на фиг. 1 приведена схема двухдвигательного регулируемого электропривода, на фиг, 2 а-е - примеры исполнения источника противо-ЭДС и блоков переключения.

ДвухдвигательныЯ регулируеь лй электропривод переменного тока( фиг. 1 выполнен по схеме асинхронно-вентильного каскада на основе, двух одинаковых асинхронных электродвигателей 1, 2 с фазным роторог.1. Асинхронные элеку-родвигатели 1,2с фазным ротором Электрически связаны друг с другом таким образом, что их статорные обмотки 3 , 4 соединены между собой последовательно. Последовательно сое/диненные статорные обмотки 3 и 4 с помощью трехфазных коммутаторов 5, б могут быть соединены в общуго звезду или в общий треугольник, а при помощи трехфазного коммутатора 7 - подключены к сети питания.

Роторные обмотки 8, 9 электродвигателей 1, 2 подключены соответственно к неуправляемым выпрямителям 10, 11, собранным по трехфазным мостовым схемам. Положительный полюс 12 выпрямителя 10 и отрицательный полюс 13 выпрямителя 11 соединены между собой с помощью однополюсного выключателя 14. Последовательно соединенные выпрямители 10-, 11, дроссели 15, 16 и источник 17 противо-ЭДС образуют контур выпрямленного тока ротора. Между положительным полюсом 12 выпрямителя 10 и положительным.полюсом 18 выпрямителя 11 включен блок 19 переключения, а между отрицательным полюсом 20 выпрямителя 10 и отрица1ельным полюсом 13 выпрямителя 11 включен блок 21 переключения. В качестве источника 17 противо-ЭДС с выводами 22, 23 может быть применен генератор 24 постоянного тока, приводимыми во вргинение гонным двигателем 25 (фиг, 2а}, или управляемый статический преобразователь 26 (фиг. 26), Б общем случае каждый ИЗ блоков 19 и 21 переключения состоит из последовательно включенных однополюсного выключателя 27 (фиг, 2д), дросселя 28 и диода 29, Выключатели 27 служат для переключения выпрямителей 10, 11 с параллельного соединения иа последовательное и наоборот.

Дроссели 28 служат для исключения взаимного влияния пapaJ лeльнo работающих выпрямителей 10, 11 друг на друга, а также для уменьшения уравнительных токов в тех случаях, когда в качестве источника противо-ЭДС используются управляемые статические преобразователи,

Диоды 29 служат для исключения режима коротких замыканий, которые могут возникнуть при недостаточно четкой работе выключателей 14 и 27 в процессе переключения выпрямителей 10, 11 с параллельного соединения на последовательное и наоборот, В зависмости от технических требований к электроприводу блоки переключения 19 и 21 могут содержать выключатель 27 и дроссель 28 (фиг. 2г) или дроссель

28 и диод 29 Гфиг, 2eJ, а в простейшем случае - только однополюсный выключатель 27 (фиг. 2в},

Двухдвигательный регулируемый электропривод работает следуюцим образом.

В начальный момент пуска последовательно включенные статорные обмотки 3, 4 электродвигателей 1 2 с помощью трехфазного кoм лyтaтopa 5 соединяют в общую звезду, трехфазным коммутатором 7 подключают статорные обмотки к сети питания и одновременно с этим замыкают силовые контакты однополюсных выключателей 27, в результате чего выпрямители 10, Д1 включаются на параллельную работу. В этом положении напряжение, приложенное к статорным обмоткам 3, 4 в -/3 раз меньше номингшьного значения, вследствие чего напряжение на выходных клеммах выпрямителей 10, 11 также уменьшены в -/з раз по отношению к номинальному значению выпрямленного напряжения ротора одного из электродвигателей 1, 2,

.Для получения режима нулевой скорости величину противо-ЭДС источника 17 устанавливают раиной величине выпрямленного напряжения параллельно включенных выпрямителей 10, 11.

Увеличение скорости привода от нулевого значения до определенного уровня осуществляют соответствующим уменьшением противо-ЭДС источника 17, По мере разгона электропривода напряжение на роторных обмотках 8, 9 уменьшается пропорционально скольжению асинхронных электродвигателей 1, 2,

После того, как вследствие увеличения скорости напряжение на роторных обмотках 8, 9 уменьшается не менее, чем в -/з раз, отключают трехфазный кo /Iмyтaтop 5 и включают трехфазный KOMjvTyTaTOp б, осуществляя тем самым переключение последовательно соединенных статорных обмоток 3, 4 со звезды в общий треугольник.

После переключения со звезды на треугольник напряжения на статорных и роторных обмотках электродвигателей If 2, а также выпрямленные напряжения выпрямителей 10, 11 возрастут Б -) раз.

Во избежание появления аварийных TOICOB в переходном режиме в процессе переключения статорных обмоток со звезды на треугольник противО-ЭДС источника 17 увеличивают ссответственно в /3 раз ,

После осуществления упомянутых операций заканчивается работа электропривода в первой зоне регулирования и осуществляется переход во вторую зону

Регулирование скорости во второй зоне от нижнего уровня до верхнего осуществляют соответствующим уменьшением величины противо-ЭДС источника 17. По мере повышения скорости привода во второй зоне момент нагрузки на валу механизма увеличивается и соответственно увеличиваются токи роторных обмоток 8, 9 электродвигателей 1, 2. Верхний уровень скорости во второ зоне регулирования определяется нагрузочным моментом механизма, при котором суммарный ток Еьшрямителей 10, 11 становится равным номинальному току источника противо-ЭДС 17, Повышение скорости вьвае этого уровня при параллельном включении вьтрямИте лей 10, 11 недопустимо, так как это влечет за собой перегрузку источника противо-ЭДС 17 по току, Вследствие этого прн достижении верхнего уровня второй зоны регулиро вания отключают ааключатели 27 и вкл чают выключатель 14, тем самым осуществляя переключение выпрямителей 1 11 с параллельного соединения на пос ледовательное, В процессе ния выпрямителей 10, 11 с п аллеяьного соединения на последовательное и обратно должна быть обеспечена од новременность работы выключателей 27 Учитывая это, в ряде случаев вместо двух однополюсных выключателей 27 кю жет быть устайовлен один двухполюсный выключатель, В тех случаях, когда блок иераклю чения 19 или 21 не содержит, выключателя 27,.а состоит из дросселя 28 и диода 29, переключв1«йе выпрямителей 10, 11 с параллельного соединения на последовательное осуществляется непо средственно после замыкания силовых контактов выключателя 14, После пере ключения выпрямителей 10, 11 на пос ледовательное соединение выпрямлен ное напряжение, приложенное к источнику противо-ЭДС 17, увеличится вдво Во избежание -появления аварийннк то ков в переходном режиме протй8О ЭДС источника 17 при этом таюке увеяичнв ют в два раза. После выполнения указанных операций электропривод переходит в третью зону работы. Регулированке скорости в третьей зоне от нижнего уровня до номинального значения осуществляют с ответствукадим изменением величины противо-ЭДС источника 17, Управление электроприводом (фиг.17 при снижении скорости от максимально го значения до нуля осуществляется в обратной последовательности, В этом варианте электропривода ст торные обмотки обоих двигателей соединены последовательно. При взаимном повороте роторов электродвигателей 1,2 на угол 4{30+60«К) эл.град., . где К 0,1,2,3,,..), значительно уменьшается содержание высших гармоник в токе статора и ротора обоих электродвигателей и в сети питания. Однако в двухл.зигательном электро приводе возможно-также и параллельно соединение статорных обмоток. По сравнению с известными схемами двухдвигательных электроприводов по схеме АВК рассматриваемый электропривод.характеризуется относительно высокими технико-экономическими показ ателями, что определяется максимальным использованием силовых элементов привода по допустимому току и напряжению при работе в каждой зоне регулирования и достигается за счет рационального изменения структуры силовой cxeNM электропривода по зонам.Формула изобретения 1,Двухдзигательщай регулируемый эяектроиризод, содержанийдва асинхроинык двигателя с последовательно соединенными статорными обмотками, к фазным роторам которых подключены выпрямители, три трехфазных коммутатора, ОДИН - для подключения статорных аб «зток к сети, два других - для переключения статорных обмоток со.звезf на треугольник, источник. противоЭДС, зднн гывод которого подключен к анодной группе первого 1йлпрямителя, - к катодной группе второго внпря1 ®твля, отличающийся тем, что, с цельа умэньшения массогабаритных показателей при сохранении з цавноа глубины регулирования скорости, в него дополнительно введены однополюсной гшслшчатель и два блока первЕЛЕ}неная, оянй из которых включен tis&KfSy аиодишш группами выпрямителей, второе SnoK переклэ« ения включен между группаш шяпрямителей, а однопояшс ш8 Ш:1{елшча ель включен между катодной групшэа первого выпрямителя и анодной группой второго выпрямителя, 2,Электропривод по п, 1, отличающийся тем, что каждый блок переключения выполнен в виде однополюсного шаключа-гёля. 3,. Электропривсад по п, 1, о т лнчагагаяйся тем, что каждый елок лереклкчения выполнен из последовательно соединенных однополюсного выключателя т дросселя. 4.Элактропривод по п. 1, о т личашвЕййся тем, что каждый блок пере слтачения выполнен из последовательио соединенных, однополюсного выключатапя, дзйэосселя и диода, 5,Электропривод по п, 1, отличающийся тем, что каждый блок переялючения шдполнен из поспедовательно соединенных йросселя и диода, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Голован А,Г Основы электропривода, Госэкергоиздат, 1959, с. 306, 2,Танатар А,К, Методы регулирования скорости асинхронных двигателей, Техника, 1968, с, 46, рис, 28,

/7

/

/- гз

о оь /7

. /