Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроприводу переменного тока повышенной частоты с асинхронными электродвигателями. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения состоит в увеличении вращающего момента трехфазного асинхронного электродвигателя до 9000 об/мин. Сущность изобретения состоит в следующем. Электропривод переменного тока содержит электродвигатель с расположенными в пазах магнитопровода статора обмотками, которые объединены по три обмотки в три одинаково исполненные группы, обмотки одной группы расположены в одних и тех же пазах и составляют одну из фаз, при этом группы обмоток сдвинуты друг относительно друга на 120 эл. град., обмотки одной группы подключены через ключевые элементы к фазному напряжению трехфазного источника питания, а обмотки других групп через другие ключевые элементы подключены к линейному напряжению того же источника питания. 3 ил.

Изобретение относится к электроприводу, в частности к электроприводу переменного тока повышенной частоты с асинхронными электродвигателями, и может использоваться в качестве силового электропривода машин и механизмов с частотой вращения рабочих органов до 9000 об/мин, например, высокоскоростные водяные насосы, центрифуги, вентиляторы и др.

Известен частотно-управляемый электропривод переменного тока (1), содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две обмотки, первая из которых соединена в звезду и выводами через пазы встречно-параллельно включенных тиристоров подключена к фазам источника питания, с которыми соединены одни выводы второй обмотки электродвигателя и через пары встречно-параллельно включенных тиристоров другие выводы второй обмотки. Недостатком данного устройства является использование последней трети полупериода питающего напряжения для формирования результирующего однофазного напряжения, которое приводит к существенному снижению среднего значения напряжения на обмотках, что, при условии применения стандартных заготовок для изготовления сердечника статора, рассчитанных на стандартное напряжение 380/220 В, ведет к ухудшению механических характеристик двигателя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа электропривод переменного тока (2), содержащий электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого находятся четыре обмотки, последовательно к каждой из которых подключены встречно-параллельно соединенные запираемые тиристоры. Недостатком данного устройства является двухфазная система обмоток, расположенных под углом 90 градусов в пространстве, дающая в 1,5 раза меньшую, чем обычная трехфазная система, намагничивающую силу и, следовательно, меньший вращающий момент для данного сечения магнитопровода статора.

Целью данного изобретения является увеличение вращающего момента.

Поставленная цель достигается тем, что электропривод переменного тока содержит электродвигатель с расположенными в пазах магнитопровода статора обмотками, которые составляют три одинаково исполненные группы из трех обмоток, расположенных в одних и тех же пазах, и сдвинутых друг относительно друга на 120 электрических градусов, и подключенных через ключевые элементы к фазному и линейному напряжению источника питания.

На фиг.1 изображена торцевая схема обмотки статора электродвигателя. На фиг.2 приведена принципиальная схема описываемого электропривода, а на фиг.3 - временные диаграммы напряжений в обмотках, поясняющие принцип работы электропривода.

Электропривод переменного тока (фиг.2) содержит электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого находятся девять обмоток 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, объединенных в три группы по три обмотки в каждой группе. Обмотки 10,11,12 одной группы расположены в одних и тех же пазах и составляют одну фазу двигателя, обмотки 13, 14, 15 составляют вторую группу и также расположены в одних и тех же пазах и составляют вторую фазу двигателя и, соответственно, обмотки 16, 17, 18 - третью фазу двигателя. Обмотки 10, 11, 12 через ключевые элементы 1, 2, 3 подключены к фазам А, В и С трехфазного источника питания. Обмотки 13, 14, 15, 16, 17, 18 подключены через ключевые элементы 4, 5, 6, 7, 8, 9 к линейным напряжениям U_AB, U_BC и U_CA того же источника.

Электропривод работает следующим образом. В промежуток времени t₁-t₂ (фиг. 3) ключевой элемент 1 находится в открытом состоянии и по обмотке 10 протекает ток. В момент времени t₂ ключевой элемент 1 закрывается и открывается ключевой элемент 3 и ток протекает по обмотке 12. В момент времени t₃ ключевой элемент 3 закрывается и включается ключевой элемент 2, ток протекает по обмотке 11. В момент времени t₄ ключевой элемент 2 закрывается и включается ключевой элемент 1 и далее процесс повторится. Таким образом, посредством работы ключевых элементов 1, 2, 3 и обмоток 10, 11, 12 формируется напряжение одной из фаз электродвигателя, изменяющееся с частотой в три раза большей частоты напряжения источника питания. В момент времени t₇ включается ключевой элемент 6 и по обмотке 15 начинает протекать ток. В момент времени t₉ ключевой элемент 6 закрывается и открывается ключевой элемент 4 и по обмотке 13 начинает протекать ток. В момент времени t₁₁ ключевой элемент 4 закрывается и открывается ключевой элемент 5 и ток протекает по обмотке 14. В момент времени t₁₃ ключевой элемент 5 закрывается и открывается ключевой элемент 6 и процесс повторяется. Таким образом сформировалось напряжение второй фазы двигателя. Для формирования третьей фазы двигателя порядок работы обмоток следующий. В промежуток времени t₃-t₁₀ работает ключевой элемент 9 и обмотка 18, для промежутка времени t₁₀-t₁₂ работает ключевой элемент 7 и обмотка 16, для промежутка времени t₁₂-t₁₄ работает ключевой элемент 8 и обмотка 17, далее процесс повторяется. Таким образом в обмотках двигателя сформирована трехфазная симметричная система напряжения, с частотой в три раза большей частоты источника питания, за счет чего увеличивается вращающий момент двигателя по сравнению с прототипом.

Источники информации 1. А.с. СССР 1494187, кл. Н 02 Р 5/40, 1989.

2. Пат. РФ 2111606, кл. Н 02 Р 5/40, 1998 /прототип/.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий электродвигатель с расположенными в пазах магнитопривода статора обмотками, отличающийся тем, что обмотки статора объединены по три обмотки в три одинаково исполненные группы обмоток, обмотки одной группы расположены в одних и тех же пазах и составляют одну из фаз электродвигателя, при этом группы обмоток сдвинуты друг относительно друга на 120 эл. град. , обмотки одной группы подключены через ключевые элементы к фазному напряжению трехфазного источника питания, а обмотки двух других групп через другие ключевые элементы подключены к линейному напряжению того же источника питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3