Электропривод переменного тока

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(!! Н 02 P 5/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! д ., ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

lIO,1 ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТКР! Й (211 3673650/24-07 (22) 19,)2,83 (46! 23.05,85. Бюл. Ф 19 (72) А.с. Коваль (7I.) Могилевский машиностроительный институт (53} 621.316.718.5(088.8 (56 ! . !!!убенко В.А, и др. Асинхронный злектропривод -с тиристорным управлением. И,, Энергия, 1967, с. !4, рис. 5.

2. Заявка НРБ 1Ф 3!782, кл. Н 02 P 5/40, !982, (54 )(57 ) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕ!!ЕННОГО

ТОКА, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель,. трехфазный тиристорный коммутатор, выполненный в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, блок кваэичастотного управления, три блока импульсно-фазового управления, входы которых подключены к выходу блока квазичастотного управления, а выходы— к управляющим электродам тиристоров соответствующей фазы, одни точки соединения анода и катода тиристо ров в каждой фазе снабжены выводами для подключения к питающей сети, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь в электродвигателе от высших гармоник напряжения и тока и увеличения перегрузочной способности электродвигателя

„„SU„„11 7 38 в генераторном режиме, в него введены первый контактбр с тремя замыкающими контактами, второй контак= тор с четырьмя замыкающими.контактами и трехфазный трансформатор с первичной и двухсекционной вторичной обмотками, причем. секции вторичной обмотки трансформатора имеют одинаковое количество витков за-! мыкающие контакты первого контактооа включены.между другими точками соединения анода и катода тиристоров в кажцой Фазе и выводами Фаз статорной обмотки .асинхронного электродвигателя, начала фаз первичной обмотки трехфазного трансформатора подключены к другим точкам соецинення анода и катода тиоистовов в кажпй фазе, концы фаз первичной обмотки трансформатора через первый и второй замыкающие контакты второго контактора соединены по схеме "звезда", каждая вторичная фазная обмотка трехфазного трансформатора выполнена в виде соединенных последовательно н согласно секций собственной и смежной фаэ, причем одни выводы вторичной обмотки трансформатора подключены к соответствующим выводам статорной обмотки асинхронного электродвигателя, а другие через третий и четвертый замыкающие контакты второго контактора соединены по схеме

"звезда".

3 1! 576

Изобретение относится к электротехнике н может быть использовано в системе автоматизированного электропривода, в частности в приводах грузоподъемних механизмов. 5

Известен электропривод переменного тока, содержащий асинхпонный электродвигатель, выводы статорной обмотки которого подключены к тиристорному коммутатору, выполненному на 10 встречно-параллельно включенных тиристорах, задающий генератор, блоки распределения импульсов и фазноимпульсного управления и электронное реле )I ).

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон регулирования частоты основной гармонии тока.

Наиболее близким к изобретению 20 по технической сущности и достигаемому результату является электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, трехфазный тиристорный ком- 25 мутатор, выполненный в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, блок квазичастотного управления, три блока импульсно-фазового управления, входы которых подключены к выходу блока кваэичастатного управления, а выходы — к управляющим электродам тиристоров соответствующей фазы, одни точки соединения анода и катода тиристоров в каждой фазе снабже«

35 ны выводами для присоединения фазных проводов питающей сети 12 1, Недостатком известного устройства является плохой гармонический состав напряжения и тока, потребляемого дви-40 гателем, что приводит к увеличению в нем потери, а также уменьшение отрицательных значений критического момента асинхронног0 двигателя во

2 и 3 квадрантах при его работе 45 на характеристиках, отличные от естественной. Указанный недостаток обусловлен малым числом полуволн напряжения в результирующем напряжении, фиксируемом комму1атором при работе 50 двигателя. в квазичастотном режиме и вследствие этого значительным влия-Р кием составляющих напряжения частоты сети на работу двигателя. Из-за наличия этих составляющих механичес- 55 кие характеристики при квазнчастотном управлении отличаются от известных характеристик при частотном

38 2 управлении асинхронного двигателя, а именно: уменьшаются отрицательные ° . значения критического момента асинхронного двигателя (во 2 и Э квадрантах )1 а при скоростях, близких к синхронной, момент двигателя может быть даже положительным. Это не позволяет обеспечить одинаковые статические моменты в двигательном и генераторном режимах работы двигателя и затрудняет реализацию тормозных режимов при переходных режимах.

Цель изобретения — снижение потерь в электродвигателе от высших гармоник напряжения и тока и увеличение перегрузочной способности электродвигателя в генераторном режиме, Поставленная цель достигается тем, что в электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, трехфазный тиристорный коммутатор, выполненный в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, блок квазичастотного управления, три блока импульсно-фазового управления, входы которых подключены к выходу бпока квазичастотного управления, а выходы — к управляющим электродам. тиристоров сосответствующей фазы, одни точки соединения анода и катода тиристоров в каждой фазе снабжены выводами для присоединения.к питающей сети, введены первый контактор с тремя замыкающими контактами„ второй контактор с четырьмя замыкающими контактами и трехфазный трансформатор с первичной и двухсекционной вторичной обмотки, причем секции вторичной обмотки трансформатора одинаковое количест.— во витков, замыкающие контакты первого контактора включены между другими точками соединения анода и катода тиристоров в каждой фазе и выводами фаз статорной обмотки асинхронного электродвигателя, канала фаз первичной обмотки трехфазного трансформатора подключены к другим точками соединения анода и катода тириеторов в каждой фазе, концы фаз первичной обмотки трансформатора через первый и второй замыкающие контакты второго контактора соединены по схеме "звеэда11, каждая вторичная фазная обмотка трехфазного трансформатора выполнена в

Злектропривод переменного тока работает следующим образом.

Допустим, первый контактор 6 вклю" .

1 чен, а второй контактор 8 отключен.

Тиристорный коммутатор 2 с блоками

5 импульсно-фазового управления и блоком 4 квазичастотного управления тиристорами 3 образует схему управления, обеспечивающую квазичастотное управление частотой вращения асинхронного двигателя I за счет модуляции напряжения сети требуемой частотой при помощи тиристоров 3

< тиристорного коммутатора 2.Выход-! ное фазное.напряжение тиристорного коммутатора 2, например, при частоте вращения асинхронного двигателя ! в 3 раза меньше синхронной частоты вращения на естественной характеристике может быть представлено в виде 19 (фиг. 2 ). ))еханическая характеристика 26 (фиг. 3) двигателя 1 для этого случая (при совпадении п рядка чередования фаз для токов основной составляющей и составляющей, изменяющейся с частотой сети )при прейебрежении составляющими напряжения более высокого порядка получается в результате суммирования механичес3 11576 ниде соединенных последовательно и согласно секций собственной и смежной фаз, причем одни выводы вторичной обмотки трансформатора подклювенк| к соответствующим выводам S статорной обмотки асинхронного электродвигателя, а другие через третий и четвертый. замыкающие контакты второго контактора соединены по схеме звезда !

О

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема электропривода переменного тока;, на фиг, 2— временные диаграммы фазного напряже-. ния; на фиг. Э вЂ .механические харак теристики электропривода, Злектропривод переменного тока (фиг. 1 ) содержит трехфазный асинхронный электродвигатель I трехфазный тиристорный коммутатор 2, выполненный в виде встречно-параллельно включенных тиристоров Э, блок 4 кваэичастотного управления, три блока 5 импульсно-фазового управления, входы которых подключены к

25 выходу блока 4 квазичастотного управления, а выходы — к управляющим электродам тиристоров 3 соответствующей фазы, одни точки соединения анода и катода тиристоров Э.в каждой фазе снабжены выводами для присоеди нения фазных проводов питающей сети, первый контактор 6 с тоемя замыкающими контактами 7, второй контактор

8 с четырьмя замыкающими контактами 3S

9 — 12, трехфазный трансформатор

)3 с первичной )4 и двухсекционной вторичной 15.обмоткамн, причем секции )6-18 вторичной обмотки 15 трансформатора )3 имеют одинаковое коли- 40 чество. витков, замыкающие контакты

7 первого коитактора 6 включены между другими точками соединения анода и катода тиристоров Э в каждой фазе и выводами статорной обмотки асинхронного электродвигателя I.

Начала фаэ первичной обмотки )4 трехфазного трансформатора 13 подключены к другим точкам соединения анода и катода тиристоров 3 в каждой фазе, 50 концы фаз первичной обмотки 14 транс форматора 13 через первый и второй замыкающие контакты 9 и )О второго контактора 8 соединены по схеме звезда, каждая вторичная фаэная обмогка !5 трехфазного трансформатора )3 состоит из соединенных последовательно и согласно секций !6 и 17, 38 4

17 и 18, 18 и 16 собственной и смежной фаз, причем одни выводы вторичной обмотки 15 трансформатора ) 3 подключены к соответствующим выводам статорной обмотки асинхронного электродвигателя 1, а другие через третий и четвертый замыкающие контакты 11 и )2 второго контактора 8 соединены по схеме звезда

На фиг. 2:19 — временная риаграмма напряжения на выходе тиристорного коммутатора при > =1/3 и>синхр

20-22 — временные диаграммы напряжения на соответствумцих секциях фазных вторичных обмоток трансформатора; 23 — временная диаграмма выходного напряжения трансформатора.

На фиг. 3:24 — график механичес кой характеристики, определяемой напряжением пониженной частоты; 25— график механической характеристики, определяемой составляющей напряжения с частотой питающей сети: 26— график суммарной механической характеристики при отключенном трансформаторе:. 27 — 29 — график аналогичных механических характеристик при йодключенном тран форматоре.

I 157638 ких хаоактеристик 24 и 25 (ф»»г. 3), определяемых соответственно напряжением пониженной частоты и составляющей напряжения частоты сети. 5

Пусть первый контактор 6.отключен, .а второй контактор 8 включен, Асинхронный двигатель 1 запитан от тирнсторного коммутатора 2 через трехфазный трансформатор !3, кото- 16 рый на стороне низшего напряжения имеет по две секции 16 - 18 в каждой фазе с одинаковым числом витков.

Напряжения в каждой из секции 16 — 18 вторичных обмоток могут быть представлены соответсвенно в виде временных лиаграмм 20. — 22 (фиг. 2 1, Так как секция 16 одной фазы на стороне низшего напряжения трехфазного трансформатора 13 последовательно и 26 согпасно соединена с секцией 17 другОй фазы, то результирующее фазное напряжение на выходе трехфазного трансформатора 13 в любой момент времени определяется суммой исходных напряжений 20 — 22 .(фиг. 2).

Тогда при работе тир сторного коммутатора 2 в квазичастотном режиме с кратностью деления частоты 1 .3 выходное фазное напряжение трехфазного трансформатора 13 может быть представлено в виде 23 (фиг, 2), т.е. выходное напряжение трехфазного трансформатора 13 сформировано из большего числа полуволн питающего напряжен»»я. Аналогично работают обмотки !7 и !8, !8 и 16 в других фазах на стороне низшего напряжения трехфазного трансформатора 13,, 49

Увеличение числа полуволн в полупериоде результирующего напряжения на .двигателе I способствует улучшению гармонического состава напряжения и тока, потребляемого

Щ двигателем I, Механическая характеристика

27 (фиг. 3) двигате.пя I в этом случае (нри совпадении порядка чередования фаз для токов основной coc-.

56 тавляющей, изменяющейся с частотой сети получается в результате суммирования механических характери"тик

28 и 29 (фиг, 3», определяемых соответственно напряжением пониженной частоты и составляющей напряжения частоты сети. Но вс »едствие улучшения качества выходного напряжения на двигателе 1 механическая характеристика 29 (фиг. 3), определяемая составляющей напряжения частоты сети, оказывает меньшее влияние.

Л результате чего результирующая характеристика 27 (фиг. 3 ) в большей

I степени определяется составляющей напряжения понккенной частоты, т.е. характеристикой 28 (фиг. 3 ), Соответственно растет отрицательный максимальный момент двигателя I или увеличивается перегрузочная способность двигателя при его работе в генераторном режиме, а это позволяет обеспечить одинаковые статические моменты в двигательном и генераторном режимах работы. Кроме того, увеличение отрицательного момента двигателя облегчает реализацию тормозных режимов двигателя при переходных процессах.

При других кратностях деления частоты питающего напряжения сформированное напряжение на двигателе

2 представляет подобно 19 (фиг. 2) отрезки соответствующего количества попуволн синусоидального напряжения, что обусловлено необходимостью выполнения законов частотного управления частотой вращения асинхронных двигателей, Но и в этих случаях улучшается гармонический состав напряжения и тока двигателя и возрастают отрицательные моменты двигателя во

2 и 3 квадрантах.

Таким образом, введение трансформатора с двумя контакторами улучшает гармонический состав напряжения и тока,что позволяет уменьшить потери в электроприводе и увеличивает перегрузочную способность его при работе в генераторном режиме, а также облегчает реализацию переходных процессов при торможении.

l I57б38

Фиг. У

1157638

В

Т

Филиал ИПП "Патент", г.Уагород, ул.Проектная, 4