Устройство для управления возбуждением бесщеточного синхронного двигателя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЛЩЕНИЕМ БЕСЩЕТОЧНОГО СИНХРОННОГО ДШГАТЕЛЯ, содержащее возбудитель с обмоткой .возбуждения и индуктором, статический преобразователь с управляющш входом, подключенный выходом V к обмотке возбуждения возбудителя, входом - к дополнительной обмотке, расположенной на индукторе возбудителя , блок управления, соединенный входом с дополнительной обмоткой f а выходом - с управлякаким входом статического преобразователя, о т л и чающееся тем, что, с целью упрощения.статический преобразователь выполнен компенсационным, цричем величина емкости конденсатора компенсационного преобразователя выбрана из условия С - 7ТГТ Д® С - емкость конденсатора, включенного последовательно с дополнительной Обмоткой, имеющей индуктивность Ь,- , аи) - частота ЭДС дополнительной обмотки в синхронном режиме работы бесщеточного синхронного двигателя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (}1) g g Н 02 Р 1/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕВ П.ЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 3573! 17/24-07 (22) 09.04.83 (46) 30.09.84. Бюп. Р 36 (72) .И.К.Амбросов, С.Я.Гриншпан и А.Б.Купцов (71) Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро крупных электрических машин (53) 62-83:621.3!3.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 536581 кл. Н 02 Р 7/58, !975.

2. Патент ФРГ Ф 19118264, кл. С 01 R 29/00, опубпик. 1970. (54) (57) УСТРОЙСТВО Д1Я УПРАВЛЕНИЯ

ВОЗБУЖДЕНИЕМ БЕСЩЕТОЧНОГО СИНХРОННОГО

ДВИГАТЕЛЯ, содержащее возбудитель с обмоткой, возбуждения и индуктором, статический преобразователь с управляющим входом, подкпюченный выходом

Ф р к обмотке возбуждения возбудителя, входом — к дополнительной обмотке, расположенной на индукторе возбудителя, блок управления, соединенный входом с дополнительной обмоткой, а выходом — с управлякв}им входом статического преобразователя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, статический преобразователь выполнен компенсационным, причем величина емкости конденсатора компенсационного преобразователя вы1 брана из условия С вЂ” — — где ()ф Ф

С - емкость конденсатора, включенного поспедовательно с дополнительной ,обмоткой, имеющей индуктивность 1", аы - частота ЭДС.дополнительной обмотки в синхронном режиме работы бесщеточного синхронного двигателя, 4

1116512

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дпя управления возбуждением бесще" точного синхронного двигателя в пусковых режимах. 5

Известно устройство управления воз бужлением синхронных двигателей, в котором возбуждение осуществляют в функции скольжения ротора, содержащее блок измерения периода ЭДС сколь- 10 жения, наведенной в пусковом режи-. ме f 1).

Однако это устройство предназначено для применения в синхронных двигателях с контактными кольцами для обмотки возбуждения. Использование такого устройства в бесщеточном синхронном двигателе связано с применением вращающегося токосъемника или дополнительного устройства дистанционной передачи сигнапа, что значительно усложняет конструкцию.

Наиболее близким по технической. сути к изобретению является устройство для управления возбуждением бесщеточ- 25 ного синхронного двигателя, содержащее возбудитель с обмоткой возбуждения и индуктором, статический преобразователь с управляющим входом, подключенный выходом к обмотке возбуждения возбудителя, входом — к дополнительной обмотке, расположенной на индукторе возбудителя, блок управления, соединенный входом с дополнительной обмоткой, а выходом — с управляющим входом преобразователя.

Кроме того, для выявления скольжения ротора на индукторе (статоре) возбудителя размещены дополнительные обмотки. Во время пуска синхронного, двигателя в его роторной обмотке индуктируется ЭДС, которая создает ток, протекаюший через вентили выпрямителя и фазные обмотки якоря возбудителя при одной полуволне наведенной ЭДС, и ток, протекающий через ти-45 ристор пуско-защитной цепи и соответ. ствующую фазу якорной обмотки возбудителя при другой полуволне ЭДС. При этом высшие гармоники ИДС реакции якоря возбудителя наводят ЭДС на зажи5О мах дополнительных обмоток. Гармони"ческий состав ЭДС дополнительных обмоток изменяется в процессе пуска синхронного двигателя и содержит гармонику, имеющую частоту скольжения. Для 55 определения величины скольжения необходимо разделитв частоты, что сделать с помощью обычных средств довольно трудно. Поэтому предлагается устанавливать несколько дополнительных обмоток с шагом, равным 1/3 и

2/3 полюсного деления. Складывая или вычитая напряжения этих обмоток, получают сигнал, первая гармоника которого имеет частоту ЭДС скольжения. Сигнал поступает на устройство, управляющее работой статического преобр аз ов ателя, предназ наченного для питания обмотки возбуждения возбуДителя выпрямленным током 32j.

Недостатком этого устройства является необходимость установки на индукторе возбудителя нескольких дополнительных обмоток, выполненных с различным шагом. Точное разделение сигнала по частоте также затруднительно и требует экспериментальной подгонки параметров обмоток. При этом усложняется устройство для управления возбуждением, так как помимо канала передачи мощности возбуждения возбудителя появляется дополнительный блок для измерения. частоты скольжения.

Цель изобретения — упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления возбуждением бесщеточного синхронного двигателя, содержащем возбуди— тель с,обмоткой возбуждения и индуктором, статический. преобразователь с управляющим входом, подключенный выходом к обмотке возбуждения возбудителя, входом — к дополнительной обмотке, расположенной на индукторе возбудителя, блок управления, соединенный входом с дополнительной обмоткой, а выходом — с управляющим входом преобразователя, статический преобразователь выполнен компенсационным причем величина емкости конденсатора компенсационного преобразователя

1 выбрана из условия С = — — —, где

С вЂ” емкость конденсатора, включенно- го последовательно с дополнительной обмоткой, имеющей индуктивность

L, а ы " частота ЭДС этой. обмотки в синхронном режиме работы бесщеточного синхронного двигателя.

На чертеже представлена схема устройства для управления бесщеточным синхронным двигателем.

Устройство для управления бесщеточным синхронным двигателем 1 с обмоткой возбуждения 2 содержит возбу1116

Для. возбуждения возбудителя используется энерния поля высших гармо-35 нических в воздушном зазоре возбудителя, обусловленная особенностями его работы на выпрямительную нагрузку. Ток, протекающий через фазы якоря возбудителя, несинусоидален. 40

В коммутационный интервал работы вращающегося преобразователя происходит передача тока с одного вентиля на другой, и вектор ИДС реакции. якоря движется в направлении, проти- 4S воположном вращению возбудителя, во виекоммутационный интервал вектор

ИДС реакции якоря движется синхронно с якорем возбудителя, оставаясь ностоянным по амплитуде. В допол- 5О нительной обмотке 7 ИДС реакции якоря наводит ЭДС, которая используется для возбуждения возбудителя. Дополнительная обмотка 7 возбудителя обладает. значительным сопротивлением индуктивного характера.

Компенсационный преобразователь содержит реактивный элемент — кои3 дитель с обмоткой 3 якоря и обмоткой возбуждения 4, вращающийся преобразователь 5 с нулевым выводом и блок 6 для управления возбуждением бесщеточного синхронного двигателя, который содержит дополнительную обмотку 7, расположенную на индукторе возбудителя на оси с(, компенсационный преобразователь 8, входом соединенный с дополнительной обмот- Ip кой 7, а выходом — с обмоткой возбуждения 4 возбудителя, и блок управления 9 компенсационным преобразователем, соединенным выходом с управляющим входом преобразователя. 15

Устройство, для управления возбуждением, работает следующим образом.

Для возбуждения синхронного двигателя используется синхронный возбудитель. При вращении синхронного дви-20 гателя в обмотках 3 возбудителя наводится ЭДС которая через вращающийся преобразователь 5 питает обмотку возбуждения 2 выпрямленным током. Питание обмотки возбуждения 4 возбудителя осуществляется от дополнительной обмотки 7 через компенсационный преобразователь 8, выполненный по любой из известных схем. Регулирование тока возбуждения возбудителя осуществляется блоком управления 9 компенсационным преобразователем 8, например, фазо-импульсным способом.

5I2 4 денсатор, включенный последовательно с дополнительной обмоткой, с емкостью, 1 выбираемой из условия С = — — „—, где

ы — частота ЭДС дополнительной обмотки в синхронном режиме работы бесщеточного синхронного двигателя; Ь индуктивность дополнительной обмотки. В период пуска напряжение дополнительной обмотки (эквивалентной синусоиды) имеет меньшую частоту, чем s синхронном режиме работы синхронного двигателя, и внутреннее индуктивное сопротивление дополнительной обмотки 7 не компенсируется емкостным сопротивлением компенсационного преобразователя 8. В этом режиме можно представить последовательное соединение дополнительной обмотки 7 с входными емкостями компенсационного преобразователя 8 в виде эквивапентной схема: источник ЭДС с сопротивлением емкостного характера.

С учетом емкостного характера внутреннего сопротивления источника ЭДС и низкой частоты ЭДС коэффициент передачи компенсационного преобразователя 8 резко падает. Канал передачи мощности от дополнительной обмотки к обмотке возбуждения возбудителя через компенсационный преобразователь оказывается на период пуска разомкну;тым.На подсинхронной скорости,в зоне малых скольжений, при прохождении тока ротора через вентили фаз вращающегося преобразователя в прямом, направлении имеет место наведение значительной ЭДС в дополнительной обмотке с частотой, близкой к кратной частоте ЭДС якоря возбудителя. ,В этих условиях наступает резонанс

1 напряжения, и. обмотка возбуждения возбудителя 4 оказывается подключенной через компенсационный преобразователь 8 к дополнительной обмотке 7.

Упрощение устройства состоит в том, что одно и то же устройство -. компенсационный преобразовател,обеспечивает возбуждение машины в синхронном режиме, запрещает rtoдачу возбуждения во время пуска и подает возбуждение только при достижении машиной скорости, близкой к синхронной, т.е. не нужно дополнительных устройств, которые определяли бы момент подачи возбуждения и включали преобразователь в работу.