Патент ссср 154325

 

1iласс Н 03f; 21d2, 14„

Н 03f; 21d, 12ва № 154325

СССР

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Лодписная группа № 98

Г. И. Шевченко и И. М. Борзенко

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ

АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ПИТАНИИ EI0

ОТ ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

Заявлено 1 февраля 1962 г. за № 762763/24-7 в Комитет по делам изобретений н открытий прн Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений и товарных знаков» № 9 33 1963 г

Для питания асинхронных двигателей на самолетах и других транспортных устройствах, а также для питания асинхронных двигателей током повышенной частоты в промышленности химических волокон и других областях техники применяют статические вентильные преобразователи частоты, состоящие из управляемого выпрямителя со сглалсивающим дросселем, автономного инвертора на управляемых ионны.: ьентилях (тиратронах, игннтронах или экзитронах) или на полупроводниковых выпрямителях (управляемых диодах) с емкостной коммутацией в качестве выходного звена.

Асинхронный двигатель, присоединенный к инвертору с конденсаторной коммутацией в режимах пуска, самовозбуждается; самовозбуждение является одним из препятствий на пути создания надежно действующего преобразогателя частоты.

Предлагается устройство для устранения самовозбуждения такого асинхронного электродвигателя путем применения обратной связи по ьходному напряжению инвертора, охватывающей управляемый выпрямитель iH сглаживающий фильтр.

С помощью ооратнои связи уменьшается входное сопротивление .ннвертора и соответственно установленная мощность инвертора.

На входе инвертора для решения той же задачи может быть вклю-чена цепочка, состоящая из последовательно соединенных конденсато¹ 154325 ра и активного сопротивления, содержащая при необходимости дополнительную индуктивность.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема питания асинхронного электродвигателя от вентильного преобразователя частоты; на фиг. 2 и 3 — эквивалентные схемы одной фазы этого преобразователя; на фиг. 4 — принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 5 и 6 — эквивалентные схемы вариантов выполнения устройства.

Как показано на фиг. 1, асинхронный электродвигатель АД подключен к выходу управляемого выпрямителя через сглаживающий дроссель L и автономный ивертор И с системой сеточного управления

ССУИ и емкостной коммутацией, о"уществляемой конденсаторами С„.

Процесс самовозбуждения такого асинхронного двигателя показан на фиг. 2, где изображена эквивалентная схема одной фазы ионного преобразователя частоты. Схема содержит источник э.д.с. Е, последо«ательно включенную индуктивность сглаживающего дросселя L„и параллельно включеннь|й конденсатор С . Если имеется инверторный

",ðàíñôîðìàòîð, то он может быть представлен индуктивностью L,. (индуктивностью рассеяния B первом приближении можно пренебречь). Величины сопротивлений приводятся к одному напряжению.

Схема замещения одной фазы асинхронного двигателя, присоединенного к преобразователю, представлена вынесенным на зажимы А-Б первичной цепи намагничивающим контуром в виде индуктивности L последовательной индуктивности L и активного сопротивления г, зависящего от скольжения двигателя. Индуктивности L, и L могут быть объединены и заменены индуктивностью L.

Коммутирующий конденсатор C„, присоединенный параллельно асинхронному двигателю, отделен от источника питания большим сглаживающим дросселем L„.

В этом случае влияние сети (источника) можно не учитывать и схема замещения приобретает вид, показанный на фиг. 3.

В контуре, образованном индуктивностью Е и емкостью конденсатора С»„возможны свободные колебания с двумя частотами: низкой

t/zс, н высокой

УЛ, С„

Токи свободных колебаний создают вращающееся поле с угловой частотой о„. При разгоне двигателя скольжение ротора относительно вращающегося поля свободных колебаний положительное. По мере увеличения скорости ротора его скольжение относительно вращающегося поля свободных колебаний приобретает отрицательное значение, и возникает генераторнь,й режим между ротором и вращающимся поле..r свободных колебаний. 3а счег притока энергии из цепи ротора в цепь статора возрастает амплитуда колебаний и происходит самовозбуждение двигателя, и он переходит в режим генератора. Потребление генератором энергии от двигателя вызывает торможение двигателя, его скорость уменьшается и колебания затухают.

Затем по мере нового разгона двигателя колебания возникают

pH0Bb. Появление в системе колебаний приводит к резкому увеличению нагрузки на преобразователь. Аналогичные процессы возникают на частоте ь при снижении скорости ротора после отключения питания инвертора. № 154325

Устранить самовозбуждение асинхронного двигателя, питаемого от автономного инвертора с конденсаторной коммутацией, являющегося выходным звеном преобразователя частоты, можно путем присоединения инвертора к зажимам А-Б исто шика питания (выпрямителю).

При этом создаютгя условия, когда источник питания шунтируег колебательHûé контур, в результате чего устраняется возможность возникновения свободных колебаний в контуре, образованном индуктивностями двигателя и емкость!о коммутирующего конденсатора.

Как показано на фиг. 4, для этого в схему питания двигателя АД, кроме основной обратной связи системы автоматического регулирова ния преобразователя частоты, предназначенной для стабилизации выходного напряжения инвер!ора и состоящей из выпрямителя В с фильтром Ф и системы сеточного управлсния СУ, воздействующей на управляемые вентили выпрямителя ВУ, вводится жесткая обратная связь ОС (инерционное звено — сглаживающий дроссель Др — управляемый выпрямитель УВ). Обратная свя",ь позволяет уменьшить сопротивление переменному току в точках А-Б присоединения к инвертору, чем достигается шунтирование инвертора по частоте самовозбуждеппя двигателя.

Как показано на фиг. 1 и на эквивалентной схеме, изображенной !!а фиг. 5, .на входе и!!вертора может быть включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных активного сопротивления R u конденсатора С, не пропускающего в цепочку постоянный ток. По величине емкость конденсатора С должна быть достаточной для пропускания токов частоты самовозбуждения двигателя.

Сопротивление R должно шунтировать контур, образованный индуктивностями L, и У асинхронного двигателя и коммутирующими конденсаторами С>, и не должно допустить возникновения в этом кон!уре свободных колебаний.

В эту цепочку х!ожет быть последовательно включена индуктивность 1.„(фиг. 6), уменьшающая величину высокочастотной пе1)е,!енной составляющей напряжен:!я на активном сопротивлении R, возникающую за счет работы инвертора.

Предмет изобретения

1. Устройство для устранения самовозбуждения асинхронного электродвигателя при питании его от BcHTHëüíîão преобразователя часто-:ы, содержащее управляемый выпрямитель со сгла>кива!ощип дросселем в цепи выл рямленного тока и автономный ннвертор с емкостной коммутацией, о т:! и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения установленной мощности преобразователя путем получения малого входного сопротивления инвертора, управляемый выпрямитель и сглаживающий дроссель охвачены обратной связью по входному напряженик> инвертора.

2. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щ ее с я тем, что на входе инвертора включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных. конденсатора и активного сопротивления.

3. Устройство по п. 2. о тл и ч а ю щ ее с я тем, что индуктивность гключепа последовательно с конденсатором и активным сопротивлением. № 154325

Lg

Ls ск

Фиг. 3

8 (Риг. 5 л

Фиг. 6

Редактор Г. А. Горохова Техред А, А. Камы1нникова Корректор Ю. Л4. Федулова

Поди. к неч. 10/3 Ill — 03 г. Формат бум. 70 у 1081/ir, Объем ().35 изд. л.

Зак. 2056!1 Тираж 1125 Цена 4 кон.

ЦНИИПИ Государственного комитета йо делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, нр, Серова, д, 4.

Типография, пп. Сапунова, 2.