Электропривод переменного тока

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель, фазные обмотки которого наполнены в виде двух групп полуобмоток ,соедннен .ных одна началами,другая концами в звезду,и преобразователь частоты с непосредственной связью, составленный из трех трехфазных мостовых схем, отлич ающийся тем, что, с целью улучшения электрических показателей электропривода, дополнительно установлены дроссели на каждую фазу, выполненные в виде двух полуобмоток на общем магнитопроводе, при этом полуобмогки каждого дросселя включены встречно относительно друг друга между свободным выводом соот- g ветствуихцей полуобмотке каждой фазной обмотки электродвигателя и выходом соответствующей мостовой схемы.

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3580024/24-07 (22) 20,04,83 (46) 15.05.84. Вюл. Ф 18 (72) А.М.Вейнгер, В.Ю.Зуев, К.Г.Садчиков, И.M.Ñåðûé и М.A.Cìèðíèòñêèé (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова (53) 62-83:621.314.572.62.52 (>088.8) (56) 1.Преобразовательная ширина. .Информэлектро. Обзорная информация.

ТС 5. М,, 1976, с. 6, рис. 1.

2.Авторское свидетельство СССР

)) 765968, кл. H 02 P 7/42, 1978.

З.Авторское свидетельство СССР

Р 610278, кл. H 02 P 7/42, 1976.

3(59 Н 02 P 7 42 Н 02 М 5 27 (54 ) (57) ЭЛККТРОПРИВОД ПКРКМКННОГО

ТОКА, содержащий зле ктродви гатель, фазные обмотки которого выполнены в виде двух групп полуобмоток, соединен.ных одна началами, другая концами в звезду,и преобразователь частоты с непосредственной связью, составленный из трех трехфазных мостовых схем, отлич аюцийсятем, что, с целью улучшения электрических показателей электропривода, дополнительно установлены дроссели на каждую фазy выполненные в виде двух полуобмоток на обцем магнитопроводе, при этом полуобмотки каждого дросселя включены встречно относительно друг друга между свободным выводом соот- I ветствуюцей полуобмотке каждой фазной обмотки электродвигателя и выходом соответствуюцей мостовой схемы.

1092688

Изобретение относится к электротехни ке, а имен но к эле ктропри водам с непосредственным преобразователем частоты, и может быть использовано в электроприводах переменного тока для установок большой мощности, например, в качестве электропривода прокатного стана или в безредукторных электропривоцах мощных шаровых мельниц.

Известен электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, непосредственный преобразователь частоты, собранный по трехфазной лучевой схеме, и уравнительные реакторы 1 3

Недостатком этого электропривода является наличке уравнительных реакторОв, служащих для улучшения формы выходного напряжения, установленная мощность и сечение магнитопровода каждого из которых рассчитаны на полный номинальный ток на выходе преобразовательного моста, что в значительной мере увеличивает массо габаритные показатели электропривода.

Известен также электропривод переменного тока, содержащий асин.хронный электродригатель, статорные обмотки которого выполнены из двух групп нолуобмоток, соединенных в звезду, и преобразователь частоты с непосредственной связью, выполненный по трехфазной нулевой схеме Г2 1.

Недостатками известного электропривода являются плохое использование источника питания и значительные амплитудные пульсации тока на выходе непосредственного преобразователя частоты. Эти недостатки прису щи всем преобразователям частоты, выполненным по трехфазной нулевой схеме.

Для устранения этих недостатков на выходе преобразователя частоты необходимо установить сглаживающие реакторы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электропривод переменного тока, содержащий преобразователь частоты с непосредственной связью, состоящий из трех фазных тиристорных мостовых схем и асинхронный электродвигатель, фазные обмотки коТорого выполнены . в виде двух групп полуобмоток, соединенных одна началами, а другая концами в звезду, при этом свободные концы фазных полуобмоток подключены к выходам соответствующих мостовых схем (3 3 .

Поскольку в данном электроприводе фазные обмотки соединены в две звезды, то в токе нагрузки электропривода отсутствуют 3-я и кратные ей нечетные гармонические составляющие по отношению к основной гармонике выходной частоты непосредственного преобразователя частоты. Однако в данном электроприводе присутствуют .

3-я и кратные ей нечетные гаРмонические составляющие по отношению к основной гармонике частоты напряжения, питающего непосредственный преобразователь частоты (частота

50 Гц) . Эти гармонические составляющие тока, особенно 3-я гармоника, 10 имеющая небольшую амплитуду, создают в нагрузке бесполезные потери электроэнергии, что в значительной мере снижает энергетические показатели электропривода. 5 Цель изобретения — улучшение энергетических показ ателей электроприводов.

Для достижения поставленной цели в электроприводе переменного тока, содержащем электродвигатель, фазные обмотки которого выполнены в виде двух групп полуобмоток, соединенных одна началами, другая концами в звезду, и преобразователь частоты 5 с непосредственной связью, составленный из трех трехфазных мостовых схем, дополнительно установлены дроссели на каждую фазу, выполненные в виде двух полуобмоток на общем магнитопроводе, при этом полуобмотки каждого дросселя включены встречно относительно друг друга между свободным выводом соответствующей полуобмотки каждой фазной обмотки электродвигателя и выходом соответствуяцей мостовой схемы.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема электропривода.

Электропривод переменного тока

4О содержит непосредственный тиристорный преобразователь частоты 1, состоящий из трех фазных тиристорных мостовых схем 2-4, три дросселя, каждый из которых выполнен в виде двух полуобмоток 5-6, 7-8, 9-10, Расположенных на общем магйитопроводе, и асинхронного электродвигателя 11, фазные полуобмотки которого 12-13, 14-15, 16-17 соединены в

5О две звезды, одна началами одних полуобмоток 1?, 14, 16, другая концами других полуобмоток 13, 15, 17.

Вторые начала и концы полуобмоток 12

13, 14-15„16-17 каждой фазной обмот— ки подключены через полуобмотки 5-6, 7-8, 9-10 каждого дросселя к выходам соот ветст вующих мостовых схем

2-4. Полуобмотки 5-6, 7-8, 9-10 каждого дросселя включены одноименными выводами (началами или концами) соот

6О ветственно к выходам MQGTQBbIz схем

2-4 и к полуобмоткам 12-13, 14-15, 16-1 1 каждой фазной обмотки электродвигателя 11.

Электропривод работает следующим б5 образом.

1092688

При подаче фазных синусоидальных уравнивающих напряжений, сдвинутых на угол 2 Л/3, на соответствующие тиристорные мостовые схемы 2-4 на выходе преобразователя к каждой

;полуобмотке 12-17 фазы асинхронного электродвигателя 11 прикладывается половина фазного напряжения. цри этом в полуобмотках 12-13, 14-15, 16-17 каждой фазной обмотки электродвигателя ток протекает в одном направлении, а в полуобмотках 5-6, 7-8, 9-10 кажцого дросселя ток проте кает во встречном направлении. Так как в полуобмотках 5-6, 7-8, 9-10 каждого дросселя, расположенных на одном магнитопроводе, ток протекает во встречном направлении, то насыщение дросселя от первой гармонической составляющей тока не происходит и полуобмотки 5-6, 7-8, 9-10 каждого дросселя являются индуктивным сопротивлением для 3, 9, 15 ... Зи(где и = 2 — 1, 8 = 1,23...) гармонических составляющих выходного фазного тока непосредственного преобразовате ля частоты.

Изменяя по определенному закону управляющее напряжение, подаваемое на соответствующие тиристорные мосто вые схемы 2-4, на выходе непосредственного преобразователя частоты 1 можно получить напряжение, изменяющееся по любому закону. Форма кривой выходного напряжения при этом улучша. ется с помощью полуобмоток 5-6, 7-8, 9-10 дросселей, установленных йа выходе непосредственного преобразова" теля частоты 1, индуктивность которых рассчитана иэ условия подавления амплитуды третьей гармонической составляющей в три раза.

Выполнение фазных обмоток электродвигателя в виде двух групп полуобмо. ток, соединенных одна началами, другая концами в звезду, позволяет исключить в токе нагрузки (обмотках электродвигателя) нечетные гармонические составляющие по отношению к

45 основной гармонике выходной частоты непосредственного преобразователя частоты. Введение дросселей и включение их в разрыв соединения полуобмоток каждой фазной обмотки электродвигателя с выходом соответствующего моста позволяет исключить в токе нагрузки (обмотках электродвигателя) третью и кратные ей нечетные гармони ческие составляющие по отношению к основной гармонике частоты напряжения, питающего непосредственный пре" образователь частоты (частота 50 Гц)

Расположение полуобмоток каждого дросселя на одном магнитопроводе и включение их встречно относительно друг друга позволяет исключить намагничивание дросселя основной гармонической составляющей тока нагруз ° ки. Насыщение магнитопровода дрос— селя в этом случае не происходит, а следовательно, индуктивность дросселя не уменьшается. . В результате, установленные на выходе каждой мостовой схемы дроссели, индуктивность которых рассчитывается из условия подавления амплиту. ды третьей гармонической составляющей в три раза, являются индуктивным сопротивлением только для 3, 9, 15 (..Зи(где n = 26 - 1,C = 1,23...) гармонических составляющих по отношению к основной гармонике частоты напряжения, питающего непосредственный преобразователь частоты. Форма кривой выходного напряжения преобразователя при этом улучшается.

Таким образом, в предлагаемом электроприводе снижены потери электрической энергии в нагрузке (обмотке асинхронного двигателя), обусловленные прохождением третьей и кратных ей нечетных гармонических соста вляющих тока по отношению к основной гармонике частоты питающего напряжения. Это обеспечивает максимальное йспользование габаритной мощности электродвигателя и улучшение энергетических показ ателей зле ктропрпвода.

1092688

Составитель В.Тарасов

Редактор Т.Парфенова Техред -Т.фанта Корректор A. Дзятко ,Заказ 3273/42 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Nocrcaa, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал IIIIII "Патент", r.Óærîðî@, ул.Проектная,4