Двухдвигательный электропривод с электромеханическим преобразователем частоты

 

Изобретение относится к.электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения и повышение коэффициента мощности. Электропривод содержит два основныхCffTfbасинхронных двигателя 1 и 2, в цепи роторов которых включены роторные цепи дополнительных асинхронных двигателей 3. Одни концы роторных обмоток дополнительных двигателей подключены соответственно к роторным обмоткам основных двигателей 1 и 2 с фазным ротором, а другие концы роторных обмоток дополнительных двигателей 3 и 4 соединены между собой с обратным чередованием фаз. Валы дополнительных двигателей 3 и 4 соединены жестко, между собой. Статорные обмотки одного дополнительного двигателя 3 подключены непосредственно в сеть, а другого к управляемому тиристорному преобразователю частоты 5. В данном устройстве достигается возможность регулирования частоты вращения электродвигателей 1 и 2 ниже и выше синхронной скорости. 1 ил.00с-viсоо ^со>&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s Н 02 P 7/74

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4л)

О 4 (л) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4784429/07 (22) 19.01.90 (46) 15.02,92.Бюл, ¹ 6 (71) Казахский ролитехнический институт им. В.И.Ленина (72) Н.Т.Исембергенов (53) 621.316.718,5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1355338, кл. Н 02 P 7/74, 1985. (54) ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения и повышение коэффициента мощности.

Электропривод содержит два основных

„„ / „„1713073 А1 асинхронных двигателя 1 и 2, в цепи роторов которых включены роторные цепи дополнительных асинхронных двигателей 3.

Одни концы роторных обмоток дополнительных двигателей подключены соответственно к роторным обмоткам основных. двигателей 1 и 2 с фазным ротором, а другие концы роторных обмоток дополнительных двигателей 3 и 4 соединены между собой с обратным чередованием фаз. Валы дополнительных двигателей 3 и 4 соединены жестко между собой. Статорные обмотки одного дополнительного двигателя 3 подключены непосредственно в сеть, а другого к управляемому тиристорному преобразователю частоты 5. В данном устройстве достигается возможность регулирования частоты вращения электродвигателей 1 и 2 ниже и выше синхронной скорости. 1 ил.

1713073

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрои ри водах перемен ного тока.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования частоты вращения и повышение коэффициента мощности.

На чертеже представлена схема двухдвигательного электропривода с электромеханическим преобразователем частоты (ЭМПЧ).

Двухдвигательный электропривод содержит основные асинхронные двигатели с фазными роторами 1 и 2 одинаковой мощности и синхронной частотой вращения (одинаковое число полюсов) с индивидуальной нагрузкой на валу каждого. Статорные обмотки основных двигателей подключены к сети переменного тока, а роторные обмотки — к роторным обмоткам дополнительных асинхронных двигателей 3 и 4 с фазными роторами с числом полюсов Р1 и Рг соответственно, Вторые концы pOTOpHI Ix обмоток дополнительных асинхронных двигателей 3 и 4 соединены между собой с обратным чередованием фаз, а валы дополнительных двигателей соединены механически жестко Статорные обмотки двигателя 4 под, ключены к сети, а статорные .обмо1ки двигателя 3 — к управляемому регулятором

6 тиристорному преобразователю 5 частоты (ТПЧ). На вход регулятора подается сигнал от датчика 7 положения ротора и датчика 8 сети.

Двухдвигательный электропривод может работать в двух режимах: в режиме электромеханического каскада, когда энергия скольжения основных двигателей с помощью ЭМПЧ передается обратно в сеть, и в режиме двойного питания, когда с помощью ЭМПЧ энергии из сети передается в роторные обмотки основных двигателей.

B зависимости от того, подводится или отводится энергия от ротора основных двигателей, двухдвигательный электропривод работает следующим образом, Если энергия скольжения основных двигателей 1 и 2 отводится от ротора, то дополнительный двигатель 3 с фазным ротором работает в двигательном режиме, а двигатель 4 — в генераторном режиме. При этом с датчиков 7 и 8 поступают сигналы на входы регулятора 6, который управляет тиристорным преобразователем 5 частоты.

Так как двигатель 4 работает в генераторНоМ режиме, а частота вращения его ротора не соответствует синхронной частоте сети, то частота вращения ротора дополнительного двигателя 3 формируется регулятором . 6 в виде разности частоты промышленной сети и частоты вращения ротора основных

N1 =в+вг ° где в1 и вг —.угловая скорость векторов напряжения соответственно статора и рото40 ра; в — угловая скорость ротора.

Так как

2 к 1 в1 =

Рг

45 в=2лп; г

2xf

Рг (2) 50 где f> — частота сети; и и Рг — частота вращения ротора и число полюсов асинхронной машины 4;

f2 — частота тока роторной обмотки машины 4, то соотношение (1) с учетом (2) имеет вид: (3) 1=Ргп+ г. двигателей. Поэтому дополнительный двигатель 4 генерирует мощность промышленной частоты в сеть.

Таким образом электропривод, состоя5 щий из двух асинхронных двигателей с фазным ротором и управляемого тиристорного преобразователя, частоты, преобразует и трансформирует энергию скольжения основных двигателей в сеть.

10 Если энергия из сети подводится к ротору основных двигателей 1 и 2, то дополнительный асинхронный двигатель 4 работает в двигательном режиме, а дополнительный двигатель 3 — в генераторном режиме. При

15 этом с датчиков 8 и 7 поступают такие сигналы на входы регулятора 6, при которых частоты роторных токов основных и дополнительных двигателей равны. Таким образом, ЭМПЧ трансформирует и преобразует

20 напряжение промышленной сети в напряжение другой частоты, равное частоте тока роторной цепи основных двигателей. При этом двигательный электропривод работает

l в режиме двойного питания, что позволяет

25 улучшить коэффициент мощности основных двигателей, доведя его до единицы.

Из теории электрических двигателей известно, что для работы двигателя переменного тока в установившемся режиме

30 необходимо, чтобы МДС статора и ротора в пространстве были взаимно неподвижными, Данное условие для дополнительного двигателя 4 записывается следующим образом:

1713073

Условие неподвижности МДС статора и ротора в пространстве для асинхронного двигателя 3 с учетом того, что роторная обмотка этого двигателя подсоединена с обратным чередованием фаз, а статорные обмотки — к управляемому ТПЧ, записывается следующим выражением:

15 (4) fs=P1 n-f2, где fs — частота напряжения ТПЧ; Р— число полюсов асинхронного двигателя 3.

Частоты токов роторных обмоток основных и дополнительных двигателей равны, так как эти обмотки соединены последовательно, Частоту fs можно, определить через скольжение ротора основного двигателя (5) fs=f1 $.

Из соотношений (3) — (5) следует, что частота напряжения ТПЧ

Составитель В,Трофименко

Редактор Л.Пчолинская Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Патай.Заказ 543 Тираж 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

fs=f<(P>/Рг — S(1+P1/Ðã)). (6)

В силу обратимости электрических машин независимо от того, подводится или отводится энергия ротора основных двигателей, частота напряжения ТПЧ определяется выражением (6). Это означает, что дополнительный асинхронный двигатель 3 как в двигательном, так и в генераторном режимах работает при скорости выше синхронной, а дополнительный двигатель 4 как в двигательном, так и в генераторном режимах — при скорости ниже синхронной.

Таким образом, частота выходного напряжения ТПЧ определяется выражением (6) и не зависит от того, подводится или отводится энергия скольжения от ротора основных двигателей.

Электропривод двухзонного одновременного регулирования частоты вращения двух двигателей более экономичен по сравнению с двухдвигательным электроприводом, в котором регулирование частотой враще20

f ния ротора каждого двигателя осуществляется индивидуальным ТПЧ в цепи ротора в режиме двойного питания.

Экономичность электропривода заключается в том, что требуется один преобразователь гораздо меньшей мощности и два трехфазных двигателя с фазным ротором.

При индивидуальном регулировании каждого двигателя в отдельности в режиме двойного питания необходимо два преобразователя с двумя трансформаторами и согласующее устройство для одновременного регулирования частоты вращения двух двигателей. Кроме того, основные двигатели могут работать в режиме выдачи реактивной мощности и снижать искажение питающей сети.

Формула изобретения

Двухдвигательный электропривод с электромеханическим преобразователем частоты, содержащий два основных асинхронных-двигателя с фазным ротором, статорные обмотки которых предназначены для подключения к сети, а также управляемый тиристорный преобразователь частоты, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения и повышения коэффициента мощности, в роторную цепь каждого основного двигателя введены два дополнитель- ных асинхронных двигателя с фазным ротором неодинаковой полюсности, причем одни концы роторных обмоток дополнитель: двигателей подключены соответствен . к роторным обмоткам основных двигателей с фазным ротором, а другие концы роторных обмоток дополнительных двигателей соединены между собой с обратным чередованием фаз и валы дополнительных двигателей соединены жестко между собой, кроме того, статорные обмотки первого дополнительного двигателя предназначены для подключения непосредственно в сеть, а второго — через управляемый тиристорный преобразователь частоты.