Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах установок с регулиро- .ванием скорости в широком диапазоне. Цель изобретения - повышение надежности и КПД. Управление асинхронным двигателем с фазным ротором осуществляется путем изменения амплитуды трехфазного переменного напряжения с помощью регулятора 8 напряжения, подаваемого на обмотку статора асинхронного двигателя 1, и поддержания заданных значений амплитуды и фазы тока в обмотке ротора с помощью стабилизатора 2 тока. Изменение напряжения на выходе регулятора 8 ocynie- ствляется в зависимости от величины и знака рассогласования напряжений с выходов датчиков 6, 7, пропорциональных ЭДС ротора и маш.потоку статора . 1 ил о с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (11) (51) 4 Н 02 P 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

П та „Ц

Klggg, )-Р„, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4046029/24-07 (22) 28.03.86 (46) 15.03,88. Бюл. и - 10 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции, Институт электродинамики AH УССР и Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт "УкрНИИпластмаш" (72) И.В.Волков, В.Н.Исаков, А.П,Плугатарь, R,Ï.Ñòÿæêèí, А.В.Ковальчук, Г.Г.Восканян, Ю.M.Îñåöêèé, В.П,Аркушин и А.Л.Радченко (53) 621.323.313 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1100705, кл. Н 02 P 7/62, 1984.

Исаков В.Н. и др. Система регулирования частоты вращения и электромагнитного момента асинхронно(о электромагнитного момента асинхронного электропривода со свойствами источника момента. — Техническая электродинамика, 1985, )(6, с. 49-55, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЬ)М

ДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах установок с регулированием скорости в широком диапазоне.

Цель изобретения — повышение надежности и КПЛ. Управление асинхронным двигателем с фазным ротором осуществляется путем изменения амплитуды трехфазного переменного напряжения с помощью регулятора 8 напряжения, подаваемого на обмотку статора асинхронного двигателя 1, и поддержания заданных значений амплитупы и фазы тока в обмотке ротора с помощью стабилизатора 2 тока. Изменение напряжения на выходе регулятора 8 ocyv(ествляется в зависимости от величины и знака рассогласования напряжений с выходов датчиков 6, 7, пропорциональных ЭДС ротора и маш.потоку статора. 1 ил.

1381679

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах установок с регулированием скорости в широком диапа- 5 зоне.

Цель изобретения — повышение надежности и КПД.

На чертеже представлена принципи,альная электрическая схема устройства для реализации данного способа.

Устройство для управления асинхронным двигателем 1 с фазным ротором содержит стабилизатор 2 тока, выполненный, например, в виде индуктивно- 15 емкостного преобразователя, два трехфазных мостовых выпрямителя 3, 4, резистор 5, два датчика 6, 7, каждый из которЫх выполнен, например, в ниде трансформатора с выпрямителем и пере- 2р менным резистором, причем первичная обмотка трансформатора образует вход, а выход выпрямителя — выход каждого датчика 6,7, регулятор 8 напряжения с двумя управляющими входами, под- 25 ключенними к выходам соответствующих датчиков 6,7, входы регулятора 8 напряжения и стабилизатора 2 тока предназначены для подключения питающей сети, выход регулятора 8 напряжения 3О подключен к входу одного датчика 7 и предназначен для подключения выводов обмотки статора асинхронного двигателя 1, выход стабилизатора 2 тока подключен к входу одного трехфазного мостового выпрямителя 4, вы35 ход которого через резистор 5 подключен к вьгсоду другого трехфазного мостового выпрямителя, вход которого подключен к входу другого датчика 6 и предназначен для подключения выводов обмотки ротора асинхронного двигателя 1, 1

-В устройстве, представленном на чертеже, способ управления асинх- 45 ронным двигателем с фазным ротором реализуется следующим образом. С помощью стабилизатора 2 тока в обмотку ротора асинхронного двигателя 1 через трехфазные мостовые выпрямите50 ли 3, 4 и резистор 5 подается неизменный по амплитуде и фазе переменный ток. С помощью датчиков 6 и 7 выделяются напряжения, пропорциональные соответственно ЭДС ротора и агнитному потоку статора, которые поступают затем на управляющие входы регулятора Я напряжения. В зависимости от величины и знака рассогла1

Š= — — — ŠS

1 (2) где 1сц — коэффициент трансформации или коэффициент приведения напряжений асинхронной машины;

S — скольжение, то се 8 ° (3) kf где k е

Известно, что момент, развиваемый двигателем, равен (4)

1 где k — постоянный коэффициент, Iq — роторнъй ток двигателя;

У вЂ” тол сдвига Ааэ между Г и

Так как в предложенном способе в роторную цепь подают неизменный по фазе ток, то выражение (4) можно записать следующим образом (5) М =1„Ф

I где к = 1с„ сов — постоянный коэффициент, Таким образом, измерясмый магнитный поток в соответствии с выражением (5) будет равен сования этих напряжений и от заданного значения скорости двигателя 1 формируется сигнал управления регулятора 8 напряжения, например изменяется угол проводимости тиристоров, если используется тиристорный регулятор. В случае стабилизации скорости двигателя 1 рассогласование напряжений датчиков 6, 7 сводится к минимально возможному значению либо (при измерении скорости двигателя) соотношение этих напяржений поддерживается на заданном уровне путем изменения амплитуды напряжения, подаваемого на обмотку статора двигателя 1 от регулятора 8 напряжения.

Ниже проводятся предпосылки, положенные в основу данного способа.

ЭДС статорной обмотки при постоянной частоте подводимого к статору напряжения

Е, =1Гф, (1) где Š— ЭДС статорной обмотки;

I — частота питающего напряжеФ ния; — магнитный поток статора; постоянный коэффициент °

Поскольку ЭДС ротора асинхронной машины равна

1381>6 1

1= — —— м (6) а ЭДС ротора из выражений (3) и (5)

5 е1198

Е = м й

Если обозначить формируемые сигна- 10 лы (U U ) как некоторые функции от действительных значений магнитноного потока и ЭДС ротора> т.е, 15 то, поскольку роторный ток имеет постоянную амплитуду и фазу, можно записать.

U f1

u = f, (M s), Сравнивая эти сигналы, получаем некоторьпс сигнал U» как функцию

Mfè s

u, = f,(u,, u,) = f, (м,s). (10)

Так как магнитный поток статора в предлагаемом способе управляется в функции сигнала U, то

30 (11) 35

Р = f, (М,8) или, учитывая уравнение (6), М вЂ” — -=г (и s)

5 > (12) 40 и окончательно получим

S=F (M). (13) Поскольку угловая скорость двига- 45 теля связана со скольжением эависимостью (14) Q = (1-8)ю,, 2» f где со = †-- — синхронная угловая о р 50 скорость двигателя;

P — число пар полюсов двигателя, то при постоянстве частоты подводимогж к статорной обмотке напряжения угловая скорость и скольжение связа ны линейной зависимостью и из выражений (13), (14) можно записать

Ы= (1-Е (М))и = 1 (11 > (1 > о >

Отсюда можно увидеть, что, рса.чизуя требуемые функциональные зависимости f — fq можно сА(>рмировать требуемый закон изменения cKoJl>,»;ñ .>«tÿ (угловой скорости) от момента нагрузки (так как в статическом режиме

>1>> )

При полном использовании мощности асинхронного двигателя в его роторную цепь необходимо подавать номинальный неизменный по амплитуде и фазе ток и, следовательно, электрические потери в роторной цепи вс всех режимах остаются неизменными,как и угол сдвига фаз между Ер и I .

Если номинальное значение коэффициента мощности двигателя — cns q то при неизменном роторном токе при снижении потребляемой нагрузки мощности Р происходит уменыпение потребляемого статорной обмоткой тока (поскольку в способе управчяют магнитным потоком статора) за счет снижения намагничивающей составляющей

Iм первичного тока, что приводит к уменьшению угла Ц, и увеличению коэффициента мощности двигателя по мере снижения нагрузки.

Таким образом, предложенньпt способ позволяет отказаться от испольэования электромеханического датчика скорссти двигателя, повысить коэффициент мощности электропривода, что приводит к повьппенин надежности и КПД. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором, при ко— тором на обмотку статора подают трехфаэное переменное напряжение стабильной частоты, в обмотку ротора подают трехфазный переменный ток, отличающийся тем, что, с целью повышения .надежности и КПД, измеряют напряжения, пропорциональные ЭДС обмотки ротора и магнитному потоку обмотки статора асинхронного двигателя, сравнива>>т эти напряжения, формируют амплитуду трехфазного переменного напряжения пропорционально указанному результирующему напряжению сравнения, при этом амплитуду и фазу трехфазного перемс нного тока обмотке ротора асинхронного двигателя поддерживают постоя>«ш.>ми.