Двухдвигательный электропривод
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропривода промышленных и производственных механизмов..Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты вращения. Указанная цель обеспечивается за счет введения управляемого двухфазного реверсивного коммутатора 6, позволяющего реверсировать фазы цепи статора другого трехфазного асинхронного двигателя, а также за счет использования согласующего редуктора 5, связанного с валами 9 и 10 двигателей 2 и 1 соответственно, с валом реверсивного сервомотора 8 и с нагрузкой. Электропривод позволяет помимо обычного плавного регулирования скорости вращения выходного вала редуктора 5 в диапазоне 6:1 реализовать также режим работы с низкими ползучими скоростями вращения. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 P 7/74
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4421472/07 (22) 06.05,88 (46) 23.06.91. Бюл. N 23 (75) А,П.Инешин (53) 621.313,777 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N . 1226601, кл. Н 02 Р 7/74. 1985.
Сандлер А.С. Регулирование скорости вращения мощных асинхронных двигателей. M.-Л.: Энергия, 1966. с, 65, (54) ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах злектропривода промышленных и производственных механизмов..Цель
„„ „„1658360 А1 изобретения — расширение диапазона регулирования частоты вращения. Указанная цель обеспечивается за счет введения управляемого двухфазного реверсивного коммутатора 6, позволяющего реверсировать фазы цепи статора другого трехфазного асинхронного двигателя, а также за счет использования согласующего редуктора 5. связанного с валами 9 и 10 двигателей 2 и 1 соответственно, с валом реверсивного сервомотора 8 и с нагрузкой, Электропривод позволяет помимо обычного плавного регу- лирования скорости вращения выходного вала редуктора 5 в диапазоне 6:1 реализовать также режим работы с низкими ползучими скоростями вращения. 4 ил.
1658360
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах промышленных и производственных механизмов.
Цель изобретения — расширение диапазона регулирования частоты вращения.
На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая и конструктивная схема двухдвигательного электропривода; на фиг. 2 — механические характеристики электропривода; на фиг. 3 — то же, при низкой (ползучей) частоте вращения; на фиг. 4— схема реализации блока управления.
Двухдвигательный электропривод содержит асинхронные трехфазные электродвигатели 1, 2 с фазными роторами, расположенными на общем валу, Роторные обмотки электродвигателей пофазно соединены между собой через резисторы 3, статорная обмотка первого электродвигателя 1 через управляемый трехфазный силовой коммутатор 4 подключена к источнику питания, Выход первой фазы статорной обмотки второго электродвигателя 2 соединен с выводом одноименной фазы первого электродвигателя 1, На общем валу роторов установлен согласующий редуктор 5.
Электропривод снабжен управляемым двухфазным реверсивным коммутатором 6, блоком 7 управления и реверсивным сервомотором 8 управления..
Управляемый двухфазный реверсивный коммутатор б включен между вторыми и третьими фазами статорных обмоток электродвигателей 1, 2. Первый и второй выходы блока 7 управления связаны соответственно с управляющими входами управляемых трехфазного 4 и двухфазного 6 реверсивного коммутатора, Третий выход блока 7 управления связан с реверсивным сервомотором 8 управления, вал которого соединен с валом редуктора 5.
Электропривод работает следующим образом, В основном режиме изменения частоты вращения реверсивный коммутатор 6 находится в исходном (отключенном) состоянии и, как показано на фиг. 1, обеспечивает согласное и параллельное соединение фаз статорных обмоток асинхронных электродвигателей 1 и 2, Соответственно сервомотор 8 управления перед подачей напряжения на цепи статорных обмоток электродвигателей 1, 2 устанавливает посредством воздействия на дифференциал согласующего редуктора 5 выходные валы 9 и 10 асинхронных электродвигателей 1 и 2 в так называемое согласованное положение иэ роторов с тем, чтобы затем ЭДС обмоток роторов, связанных пофаэно тремя резисто50
45 рами 3, были направлены встречно и поэтому уравновесили бы друг друга.
Последующее включение коммутатора
4, подводящего напряжение источника питания к статорным обмоткам асинхронных электродвигателей 1 и 2, сопровождается появлением пускового тока, равного току намагничивания статорных обмоток и обычно не превышающего 25-30 уровня номинального тока электродвигателя. При этом, ввиду упомянутого согласованного положения роторов и встречного напряжения ЭДС роторов цепи связанных роторных обмоток оказываются электрически разомкнутыми, ток по роторным цепям электродвигателей не протекает и электропривод не развивает вращающего момента, оставаясь в неподвижном состоянии, что соответствует механической характеристике 11 (фиг.2) семейства механических характеристик электропривода М(м, 0), где М вЂ” общий вращающий момент двухдвигательного электропривода; в — частота вращения валов механически связанных электродвигателей; 0 — электрический угол поворота ротора электродвигателя 1 относительно ротора электродвигателя 2.
Соответственно, при некотором вращении сервомотора 8 управления изменяется взаимное угловое расположение роторов электродвигателей 1 и 2, механически связанных через редуктор 5, что приводит к изменению величины угла Оот его исходного нулевого значения, возникновению результирующей ЭДС и протеканию токов в цепях взаимосвязанных резисторами 3 обмоток роторов асинхронных электродвигателей, на выходных валах которых возникают при этом согласно направленные вращающие моменть М1 и Mz, определяемые известными упрощенными выражениями
M> = (1 — cos 0+ — sin О); (1)
Мд S
2 S
Mz= (1 — cos 0-- — . sin 0}, (2)
Мд S
2 S где Мд — момент, развиваемый асинхронным электродвигателем;
S — величина скольжения роторов электродвигателей при их совместном вращении;
Я, — критическое скольжение электродвигателей, выбираемое обычно близким к единице за счет соответствующей величины сопротивлений резисторов 3 из условия обеспечения падающего характера механических характеристик двухдвигательного электропривода (фиг.2).
1658360
Развиваемый двухдвигательным электроприводом результирующий вращающий момент равен сумме моментов Mi и Мг.
М = М1+ Мг = Мд (1 - cos 6). (3)
Этот момент передается через согласующий редуктор 5 на выходной вал устройства. При этом по мере работы сервомотора 8 управления изменяется величина угла Ои, соответственно, производится выбор одной иэ механических характеристик электропривода 12-18 (фиг.2). Установившийся режим работы электропривода определяется балансом — равенством величин вращающего момента М (Ql, 6) и момента статического сопротивления Мс(co) механизма, представленного вентиляторной характеристикой 19 (фиг,2), Таким образом, в электроприводе обеспечивается плавный пуск и регулирование частоты вращения в диапазоне б;1, при этом коммутатор б позволяет получить в электроприводе ползучие скорости. При срабатывании коммутатора 6 общий вращающий момент электропривода определяется разностью величин вращающих е М (6; S) и М (6; S) асинхронных электродвигателей 1 и 2
M= М1 — М = Мд sin О.
S (4)
Включение общего коммутатора 4, производимое при согласованном положении роторов. т.е. при 0=0. приводит к неподвижному состоянию электропривода, неспособного к самостоятельному непрерывному вращению ввиду синусоидальной, т.е, знакопеременной зависимости его общего вращающего момента, представленной синусоидальной кривой 20, М(6) в нижней части фиг,3, Однако включение сервомотора 8, работающего, например, с постоянной частотой вращения, приведет к увеличению угла 0= ик и к появлению вращающего момента на выходном валу, Физически это будет сопровождаться пер" начально при M(6) < М (со) прохождением мертвой зоны — своеобразного люфта, когр нагрузка своим реактивным моментом сопротивления М (в) (кривая 21, фиг.3) удерживает в неподвижном состоянии выходной вал согласующего редуктора 5. При этом принудительное вращение шестерни дифференциала, осуществляемое посредством понижающей передачи редуктора сервомотором 8, будет передано при неподвижной выходной шестерне саттелитов на ведущую шестерню дифференциала редуктора 5, поворачивающую ротор второго асинхронного электродвигателя 2. Это приводит к постепенному величению угла О рассогласования роторов электродвигателей, связанных резисторами 3 по роторным
55 цепям, и увеличению общего вращающего момента электропривода М (6).
Установившееся движение электропривода производится при балансе — равенстве величин моментов
Э)
Mc(601) = М ) — M2 = Мд „sill 01, (5) и происходит вынужденно с частотой вращения си<, задаваемой электроприводу сервомотором 8, Такая система является астатической, т.е, не реагирующей в среднем на изменения величины момента сопротивления М„(м) нагрузки и обеспечивающей поэтому устойчивость работы электропривода с низкими частотами вращения его выходного вала.
При изменении направления вращения сервомотора 8 происходит изменение знака электрического угла рассогласования ди общего вращающего момента электропривода M(OJ в соответствии с выражением (4).
Новое установившееся движение электропривода происходит, например, с частотой вращения — о, задаваемой электроприводу сервомотором управления (левая часть фиг.3), и соответствует новому балансу— равенству величин моментов
Mc(d2) М> М2 = Мд х х - sin (— 5). (6)
При этом область получения низких частот вращения электроприведа в этом режиме его работы ограничена максимальной частотой вращения сервомотора управления, приведенной к выходному валу согласующего редуктора 5 через передаточные числа понижающей передачи редуктора 5 и дифференциала, что условно показано граничными величинами + Лжи — ho> (верхняя часть фиг.3).
Работа блока 7 управления (фиг.4) происходит следующим образом. Для реализации основного режима работы электропривода с широким изменением частоты вращения асинхронных электродвигателей 1 и 2, связанных с приводимым механизмом согласующим редуктором 5, необходимо включить блок 7 управления нажатием замыкающей кнопки 22 "Пуск", при котором в результате подачи напряжения питающего источника 23 на обмотку 24 коммутатора 4 происходит его срабатывание с замыканием блок-контакта 25 самопитания и трех силовых контактов, подающих трехфаэное напряжение питания с одинаковым чередованием фаз на статорные обмотки асинхронных электродвигателей 1, 2. Производится пуск электродвигателей и работа в установившемся режиме. При необходимости выходная частота вращения электроiuausOU привода может быть скорректирована путем кратковременного замыкания переключателя 26 блока 7 управления, приводящего в движение сервомотор 8, который через редуктор изменяет величину угла 0.
Для реалйзации режима работы электропривода с низкими и устойчивыми частотами вращения необходимо при предварительно отключенном его состоянии включить тумблер 27 и вновь нажать кнопку 22 "Пуск". В блоке 7 управления включаются катушка 28 реверсивного коммутатора 6 и катушка 24 силового коммутатора 4. В результате трехфаэное напряжение питания подается на статорные обмотки асинхронных электродвигателей с различным чередованием фаэ. Ввиду встречного направления вращающих моментов электродвигателей выходной вал электропривода находится в неподвижном и устойчивом состоянии, Однако затем при включении переключателя 26 выбранное движение сервомотора 8 передается через согласующий редуктор на выходной вал электропривода к приводимому механизму.
Таким образом, в электроприводе помимо обычного плавного регулирования частоты вращения в диапазоне 6:1 реализуется режим с низкими ползучими частотами вращения.
Формула изобретения
Двухдвигательный электропривод, содержащий трехфазные асинхронные электродвигатели с фаэными роторами, 5 расположенными на общем валу, обмотки роторов электродвигателей пофазно соединены между собой через резисторы, статорная обмотка первого асинхронного электродвигателя через трехфазный сило9
10 вой коммутатор подключена к источнику питания, вывод первой фазы статорной обмотки второго асинхронного электродвигателя соединен с выводом одноименной фазы первого асинхронного электродвигателя, 15 согласующий редуктор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения, введены управляемый двухфазный реверсивный коммутатор, блок управления, реверсивный серво20 мотор управления, трехфазный силовой коммутатор выполнен управляемым, управляемый двухфазный реверсивный коммутатор включен между вторыми и третьими фазами статорных обмоток асинхронных электродви25 гателей, первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами управляемых трехфазного и двухфазного реверсивного коммутаторов, третий выход блока управления
30 подключен к реверсивному сервомотору управления, вал которого соединен с валом редуктора, установленного на общем валу асинхронных электродвигателей.
Фиг. <
Составитель В. Грапонов
Редактор В. Данко Техред М.Моргентал Корректор Т. Малец
Заказ 1721 Тираж 355 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
