Асинхронный короткозамкнутый двигатель с регулируемыми пуском и торможением

 

Изобретение относится к электроте.хнике и может быть использовано в электроприводах механизмов, требуюш,их регулирования пускового и тормозного моментов. Цель изобретения - увеличение пускового момента и повышение коэффициента мощности . В двигатель входят статор 1, ротор 2 со стержнями 3-14 и короткозамыкаю- Ш.ИМИ кольцами 15, 16, силовой блок 17 с полупроводниковыми ключами, блок 18 управления , вспомогательный генератор с обмоткой и постоянными магнитами. В исходном состоянии с кольца.ми 15 и 16 соединена только часть стержней 3-14, остальные замыкаются по мере увеличения частоты вргь ш,ения двигателя и увеличений напряжения на обмотке генератора. 2 ил. (Л 00 со со 00 О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1339846

А1 (51) 4 Н 02 P 1/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3960652/24-07 (22) 08.! 0.85 (46) 23.09.87. Бюл. № 35 (71) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад.

В. Н. Образцова (72) К. )О. Бурак, Г. Л. Болдырев и М. А. Никулин (53) 623.317.336 (088.8) (56) Петров Л. П. и др. Асинхронный электропривод с тиристорными коммутаторами.

М.: Энергия, 1970, с. 116, рис. 60.

Брускин Д. Э. и др. Электрические машины и микромашины. М.: Высшая школа, 1971, с. 169 — 173. (54) АСИНХРОННЫЙ КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ

ПУСКОМ И ТОРМОЖЕНИЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов, требующих регулирования пускового и тормозного моментов.

Цель изобретения — увеличение пускового момента и повышение коэффициента мощности. В двигатель входят статор 1, ротор

2 со стержнями 3 — 14 и короткозамыкающими кольцами 15, 16, силовой блок 17 с полупроводниковыми ключами, блок 18 управления, вспомогагельный генератор с обмоткой и постоянными магнитами. В исходном состоянии с кольцами 15 и 16 соединена только часть стержней 3 — 14, остальные замыкаются по мере увеличения частоты вращения двигателя и увеличений напряжения на обмотке генератора. 2 ил.

1339846

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов, требующих регулирования пускового и тормозного моментов.

Цель изобретения — увеличение пускового момен". а и повышение коэффициента мощности асинхронного двигателя.

На фиг. 1 представлена структурно-конструктивная схема двигателя; на фиг. 2 —— принципиально электрическая схема включающих элементов двигателя — при двенадцати стержнях — на роторе и использовании в качестве полупроводникового ключа двух встречно-параллельно включенных тиристоров.

Асинхонный короткозамкнутый двигатель с регулируемым пуском и торможением содержит магнитопровод 1, статор с обмоткой, ротор 2 со стержнями 3 — 14 и двумя короткозамыкающими кольцами

15 и 6, одни концы стержней 3- — 14 присоединены к одному короткозамыкающему кольцу 15, другие концы стержней 3, 7 и 11 к другому короткозамыкающему кольцу 16, силовой блок 17 с девятью полупроводниковыми ключами, девятиканальный блок 18 управления генератора 19 с магнитопроводом 20 и трехфазной обмоткой статора, установленными на валу асинхронного двигателя, постоянные магниты 21 для возбуждения генератора 19, установленные на статоре, силовой блок 17 и девятиканальный блок управления, установленные на роторе асинхронного двигателя, обмотку статора генератора 19, подключенную к входам девятиканального блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих полупроводниковых ключей, включенных между другим короткозамыкающим кольцом 16 и концами свободных стержней 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, !3 и 14.

Каждый канал девятиканального блока управления (фиг. 2) составлен из двухобмоточного трансформатора 22, выпрямителя

23, фильтрующего конденсатора 24, двух резисторов 25 и 26, двух стабилитронов

27 и 28. Первичная обмотка 29 двухобмоточного трансформатора 22 образует один вход блока 18 управления, вторичная обмотка 30 двухобмоточного трансформатора

22 подключена к входу выпрямителя 23, один вывод которого подключен к одним выводам фильтрующего конденсатора 24 и двух резисторов 25 и 26, другой вывод — к другому выводу фильтрующего конденсатора и к катоду первого стабилитрона 27, анод которого подключен к другому выводу первого резистора 25 и к катоду второго стабилитрона 28, анод которого подключен к другому выводу второго резистора 26. Напряжение, снимаемое с второго стабилитрона

28, образует один выход блока 18 управления.

Ввиду того, что полупроводниковый ключ из тиристоров хотя и имеет два управляющих входа, но является ключом переменного тока в единственном экземпляре, в данном случае два канала управления одним ключом эквивалентны одному каналу управления. Последнее будет иметь место при замене тиристоров на симистор. Для тиристорного ключа каналы управления идентичны для каждого тиристора.

Двигатель работает следующим образом.

В момент подключения обмотки статора двигателя к сети частота вращения рото10 ра 2 равна нулю (или скольжение ротора

s= 1). В этот момент времени напряжение на обмотке генератора 19 равно нулю. По этой причине ни на один из полупроводниковых ключей блока 17 через блок 18 управления не поступят сигналы на открытие ти15 ристоров. Таким образом, в начальный момент включения двигателя к короткозамыкающим кольцам 15 и 16 будут подключены только стержни 3, 7 и 11 ротора 2 (фиг. 2) .

Следовательно, первоначальный разгон АКД будет производиться тольео при замкнутых накоротко стрежнях первой части обмотки ротора 2. Это эквивалентно максимальному электрическому сопротивлению цепи ротора.

По мере разгона двигателя возрастает

3ДС синхронного генератора 19. В резуль25 тате возрастает напряжение на вторичных обмотках 30 трансформаторов 22 блока 18 управления. Это напряжение выпрямляется выпрямителями 23, сглаживается конденсаторами 24 и поступает на цепочки, содержащие стабилитроны 27, 28 и резисторы 25

30 и 26. Стабилитроны 27 разных каналов (подключающие разные группы стержней) выбра ны на разные уровни напряжения срабатывания. При этом стабилитроны 27 и 28 первой пары каналов, управляющих тиристорами первого ключа, выбраны на первый

35 минимальный уровень напряжения, стабилитроны 27 и 28 второй пары каналов управляющих тиристорами второго ключа на второй уровень напряжения срабатывания и т.д.

4 При достижении первого минимального уровня напряжения включаются стабилитроны 27 и 28 первой пары каналов и напряжение управления с резистора 25 поступает на цепочку из резистора 26 и стабилитрона

28. Стабилитроны 28 всех каналов управле45 ния выбраны на единый уровень напряжения, соответствующий паспортным уровням напряжения управления тиристоров всех ключей. С выходов стабилитронов 28 сигналы управления поступают соответственно на управляющие электроды тиристоров полу5О проводникового ключа. Открываются тиристоры и группй стержней 4, 8, и 12 второй части обмотки ротора подключается к короткозамыкающему кольцу 16. Таким образом, количество находящихся в работе стержней ротора увеличивается, что соответству5 ет уменьшению эквивалентного сопротивления цепи ротора, и двигатель автоматически переходит на друтую искусственную механическую характеристику. При этом мо1339846

3 мент на валу двигателя в процессе пуска остается на уровне, близком к максимальному.

По мере дальнейшего разгона двигателя частота его вращения увеличивается. и уве- 5 личивается напряжение на входе блока 18 управления. При достижении второго выбранного уровня напряжения срабатывают стабилитроны 28 следующей пары каналов.

Сигналы управления поступают на тиристоры следующего ключа. В работу подключа- 10 ется вторая группа стержней 5, 9 и 13 второй части обмотки ротора 2. Таким образом, эквивалентное электрическое сопротивление обмотки ротора 2 уменьшается. Все стержни 3 — 14 обмотки ротора подключатся к вто15 рому короткозамыкающему кольцу 16 и двигатель переходит на естественную механическую характеристику, т.е. начинает работать в номинальном режиме.

В режиме торможения работа коммутации полупроводниковых ключей произво- 2г) дится в обратном порядке по мере снижения частоты вращения ротора и напряжения на обмотке генератора.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается автоматическое изменение активного сопротивления цепи ротора двигателя в функции его частоты вращения без использования скользящих контактов и увеличению реактивной составляющей тока в обмотке ротора, что позволяет повысить спусковой момент и коэффициент мощности двигателя в переходных режимах.

Формула изобретения

Асинхронный короткозамкнутый двигатель с регулируемыми пуском и торможением, содержащий статор с m-фазной обмоткой, ротор с п стержнями и двумя короткозамыкающими кольцами, одни концы п стержней ротора присоединены к одному короткозамыкающему кольцу, другие концы mK, стержней ротора (где К= l, 2, 3,..., " ) равномерно расположенных по его окружности, присоединены к другому короткозамыкающему кольцу ротора, oTëè÷àþè èéñÿ тем, что, с целью увеличения пускового момента и повышения коэффициента мощности асинхронного двигателя, в него введены трехфазный генератор с магнитопроводом, обмоткой и постоянными магнитами, К полупроводниковых ключа, К-канальный бпок управления, магнитопровод с обмоткой трехфазного генератора установлены на валу асинхронного двигателя, К-канальный блок управления с К полупроводниковыми ключами, установленными на валу асинхронного двигателя, постоянные магниты трехфазного генератора установлены на статоре асинхронного двигателя, выводы обмотки трехфазного генератора подключены к входам К-канального блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих полупроводниковых ключей, одни выводы которых обьединены и подключены к другому короткозамыкающему кольцу ротора асинхронного двигателя, другие выводы полупроводниковых ключей подключены к свободным концам (п — m К) стержней ротора асинхронного двигателя, каждый канал К-канального блока управления составлен из двухобмоточного трансформатора, выпрямителя, фильтрующего конденсатора, двуx резисторов и двух стабилитронов, первичная обмотка двухобмоточного трансформатора образует один вход К-канального блока управления, вторичная обмотка двухобмоточного трансформатора подключена к входу выпрямителя, один вывод которого подключен к одним выводам фильтрующего конденсатора и двух резисторов, второй вывод — к другому гыводу фильтрующего конденсатора и катоду первого стабилитрона, анод которого подключен к другому выводу первого резистора и катоду второго стабилитрона, анод которого подключен к другому выводу второго резистора, выводы второго стабилитрона образуют выxîä К-канального блока управления.

1339846

21 !

L J

1 1

1 г (L

Риг. Z

Составитель В. Алешечкин

Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 4242/53 Тираж 659 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