Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в меха шзмах, работающих с постоянным крутящим моментом. Целью изобретения является повьппение КПД, стабилизация реактивной мощности, потребляемой из сети, и расширение диапазона частоты вращения. Электропривод содержит асинхронный двигатель (АД) i с фазным ротором, Статорные обмотки АД 1 подключены к сети 2 переменного тока. Роторные обмотки АД 1 подключены через первый мостовой выпрямитель (В) 3, второй мостовой В 4 к параметрический стаби-лизатор 5 переменного тока к вьгеодам статорной обмотки АД 1, Последовательно с указанными В 3 и В 4 вклю СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (б11 g Н 02 P 7/62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3911151/24- 07 (22) 03.07.85 (46) 23 . 1 1. 86 . Бюл. М 43 (71) Институт злектродинамики АН

УССР и Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт по разработке машин и оборудования для переработки пластических масс, резины и искусственной кожи (72) В.Н. Исаков, В.П. Аркушин, В.А. Бибик, И.В. Волков, В.А. Иелещук, А.А. Носко, Ю.M. Осецкий, А,П. Плугатарь и А.Л. Радченко (53) 621 ° 34 ° 57 (088.8) (56) Онищенко Г.Б. Асинхронный вентильный каскад. — М.: Энергия, 1967, с. 10-15.

Авторское свидетельство СССР

N 1100705, кл. Н 02 P 7/62, 1984.

„„Я0„„1272463 А 1 (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах, работающих с постоянным крутящим моментом. Целью изобретения является повышение КПЦ, стабилизация реактивной мощности, потребляемой из сети, и расширение диапазона частоты вращения. Электропривод содержит асинхронный двигатель (АД) 1 с фазным ротором, Статорные обмотки АД 1 подключены к сети 2 переменного тока. Роторные обмотки АД 1 подключены через первый мостовой выпрямитель (В) 3, второй мостовой В 4 и параметрический стаби-лизатор 5 переменного тока к выводам статорной обмотки АД 1. Последовательно с указанными В 3 и В 4 вклю1272463 чен ведомый сетью инвертор (И) 6.

Введение ведомого сетью И 6 позволяет исключить необратимые потери энергии скольжения, обеспечить более широкий диапазон скольжения, в котором крутящий момент остается неизменным, и получение коэффициента мощИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электроприводах переменного тока на базе асинхронного двигателя с фазным ротором для механизмов, требующих режима работы двигателя с постоянным крутящим моментом, не зависящим от частоты вращения ротора, например для следящих лебе1 док, станков для намотки материалов (проволоки, полимерной пленки) и целого ряда других механйзмов с аналогичными требованиями к электроприводу.

Целью изобретения является повышение КПД привода, стабилизация реактивной мощности, потребляемой приводом из сети (генерируемой в сеть), и расширение диапазона частоты вращения, в котором крутящий момент двигателя остается неизменным.

На фиг.1 представлена функциональная схема электропривода перемен. ного тока, на фиг. 2 и 3 — механические характеристики электропривода.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, обмотки статора которого подключены к сети 2 переменного тока, выводы обмоток ротора подключены к входу первого мостового выпрямителя 3, катодная группа вентилей которого соединена с анодной

:группой вентилей второго мостового выпрямителя 4, трехфазный вход которого связан с выводами обмоток статора через параметрический стабилизатор 5 переменного тока, ведомый сетью инвертор 6, анодная группа вентилей которого соединена с катодной группой вентилей второго мостового выпрямителя 4, а катодная групности cos Ч практически близко к единице. Схема электропривода обладает и высокой степенью надежности, т.к. питание И 6 от стабилизированного тока исключает его перегрузки при колебаниях напряжения сети. Последнее исключает режимы опрокидывания И 6. 3 ил. па вентилей — с анодной группой вен" тилей первого мостового выпрямителя 3, трехфазный выход ведомого сетью инвертора 6 соединен с выводами об5 моток статора.

Электропривод переменного тока работает следующим образом.

В результате подачи напряжения на обмотку статора асинхронного двигателя 1, на вход параметрического стабилизатора 5 переменного тока и на выход ведомого сетью инвертора 6 в цепи постоянного тока через выпрямители 3 и 4 и инвертор 6 протекает стабилизированный ток. При этом роторная обмотка асинхронного электродвигателя 1 оказывается замкнутой накоротко, а двигатель вращается со скоростью, близкой к скорости холостого хода (скольжение близко к нулю).

Выпрямленное напряжение параметрического стабилизатора 5 переменного тока на выходе выпрямителя 4

25 уравновешивается противо-ЭДС на входе ведомого сетью инвертора 6. Энергия, потребляемая стабилизатором 5 тока, через инвертор 6 возвращается ,в сеть.

ЗО При увеличении момента нагрузки увеличивается скольжение ротора, и увеличивается его ЭДС. Это приводит . к росту тока в роторной обмотке двигателя. Начиная с величины скольжеЗ ния ротора, при которой действующее значение тока в роторной обмотке становится равным действующему значению тока на выходе параметрического стабилизатора 5 переменного

40 тока, ток в роторной обмотке стабилизируется, а двигатель переходит в режим источника стабилизированного момента, т.е. крутящий момент не sa1272463 висит от величины скольжения и пропорционален произведению магнитного потока на действующее значение тока ротора. В случае, если параметрический стабилизатор 5 переменного тока выполнен регулируемым, представляется возможным получить в плоскости координат S,М (S — скольжение, M — - момент) спектр моментных характеристик электродвигателя 1 (фиг. 2 и 3), где S, — текущее значение скольжения, I„ — текущее значение тока параметрического стабилизатора, при этом М и n = 1,2,3, 4... 15

С увеличением скольжения растет

ЭДС ротора и увеличивается напряжение на выходе выпрямителя 3 и уменьшается напряжение на выходе выпрямителя 4, а напряжение на входе ин- 20 вертора 6 при этом остается постоянным.

Уменьшение напряжения на выходе выпрямителя 4 означает уменьшение потребления параметрическим стабилизатором 5 переменного тока активной мощности из сети 2 переменного тока, а величина энергии скольжения при этом увеличивается пропорционально увеличению скольжения ротора. Такое

30 перераспределение потоков энергии обеспечивает при заданном уровне стабилизированного тока постоянство инвертируемой в сеть энергии, величина которой при напряжении на выхо- Ç5 де выпрямительного моста 4, равном нулю, что соответствует максимальной величине скольжения ротора,равна энергии скольжения ротора.

Таким образом, введение в схему электропривода переменного тока ведомого сетью инвертора позволяет исключить необратимые потери энергии скольжения ротора и существенно повысить КПД электропривода.

Малое внутреннее эквивалентное сопротивление ведомого сетью инвертора, теоретически равное нулю, при достаточной мощности сети переменного тока обеспечивает более широкий диапазон скольжений, в котором крутящий момент двигателя остается неизменным, при установке нового значения заданного момента двигателя посредством изменения уровня ста- бильного тока на выходе параметри.ческого стабилизатора 5 переменного тока. Для иллюстрации этого явления на фиг. 2 и 3 представлены механические характеристики привода при регулировании величины стабилизированного крутящего момента посредством изменения уровня выходного тока параметрического стабилизатора 5 переменного тока в известном электроприводе при наличии резистора в цепи выпрямленного тока (фиг.2) и в предлагаемом электроприводе при введении в цепь выпрямленного тока вместо резистора ведомого сетью инвертора (фиг.3).

Преимуществом предлагаемого элек- тропривода является также возможность получения практически близкого к единице коэффициента мощности (соя ). Во всем заданном диапазоне изменения уровня стабильного момента при любых значениях величины скольжения ротора величина ЭДС инвертора остается неизменной. Это соответствует режиму работы инвертора с фиксированным углом управления вентилями инвертора 6; Инвертор, ведомый сетью, при фиксированном угле управления потребляет из сети постоянную по величине реактивную мощность. При неизменном напряжении на статоре двигателя 1 ток намагничивания двигателя также неизменен. Неизменна и потребляемая двигателем из сети реактивная мощность. Следовательно, при стабилизации момента двигателя изменение скольжения ротора в широком диапазоне не приводит к изменению суммарной реактивной мощности, потребляемой двигателем 1 и инвертором 6. Параметрический стабилизатор 5 переменного тока на основе индуктивно-емкостного преобразователя при изменении активной нагрузки на его выходе, а именно таковой и являются последовательно соединенные мостовой выпрямитель 3 роторной обмотки и инвертор 6, генерирует в сеть (или потребляет из сети) также постоянную по величине реактивную мощность. Для получения высокого коэффициента мощности, таким образом, достаточно выбрать параметрический стабилизатор 5 переменного тока (индуктивно-емкостной стабилизатор тока), который генерирует в сеть реактивную мощность,равную суммарной мощности, потребляемой из сети двигателем 1 и инверто127246 3 в котором крутящий момент двигателя остается неизменным.

Формула изобретения

Фиг.3

Составитель В. Тарасов

Техред H.Ïoïîâè÷ Корректор М. Демчик

Редактор И. Николайчук

Заказ 6347/54

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

5 ром 6. Таким образом, изменение угловой скорости двигателя 1 предлагаемого электропривода не влияет на потребление (генерирование) реактивной мощности, т.е. не приводит к броскам реактивной мощности, что положительно сказывается на работе питающей сети.

При изменении уровня неизмежного тока на выходе параметрического стабилизатора 5 переменного тока, а значит, и изменении величины крутящего момента двигателя 1 постоянство реактивной мощности, потребляемой приводом из сети (генерируемой в сеть), обеспечивается установкой требуемого угла управления ведомого сетью инвертора 6.

Схема данного электропривода обладает также и высокой степенью надежности, так как питание инвертора от источника стабилизированного тока исключает его перегрузки при колебаниях напряжения сети, что исключает режимы опрокидывания инвертора.

Применение изобретения позволит простыми средствами в электроприводе переменного тока решить задачу реализации электропривода, работающего в режиме источника крутящего момента с высоким КПД, cosy и с широким диапазоном частоты вращения, Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, обмотки статора которого предназначены для подключения к сети переменного тока, выводы

1О обмоток ротора подключены к входу первого мостового выпрямителя, катодная группа вентилей которого соединена с анодной группой вентилей второго мостового выпрямителя, трех1> фазный вход которого связан с выводами обмоток статора через параметрический стабилизатор переменного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, стабили о зации реактивной мощности, потребляемой из сети, и расширения диапазона частоты вращения, в котором крутящий момент двигателя остается неизменным, в него введен ведомый сетью инвертор, трехфазный выход которого соединен с выводами обмоток статора, анодная группа вентилей инвертора соединена с катодной группой вентилей второго мостового выпрямителя, а катодная группа вентилей инвертора — c анодной rpyiinoA вентилей первого мостового выпрямителя.