Устройство управления электромагнитным моментом двухфазного двигателя переменного тока



Устройство управления электромагнитным моментом двухфазного двигателя переменного тока
Устройство управления электромагнитным моментом двухфазного двигателя переменного тока

 

H02P25/02 - Управление или регулирование электрических двигателей, генераторов, электромашинных преобразователей; управление трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками (конструкции пусковых аппаратов, тормозов или других управляющих устройств см. в соответствующих подклассах, например механические тормоза F16D, механические регуляторы скорости G05D; переменные резисторы H01C; пусковые переключатели H01H; системы для регулирования электрических или магнитных переменных величин с использованием трансформаторов, реакторов или дроссельных катушек G05F; устройства, конструктивно связанные с электрическими двигателями, генераторами, электромашинными преобразователями, трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками, см. в соответствующих подклассах, например H01F,H02K; соединение или управление

Владельцы патента RU 2532528:

Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электромагнитным моментом асинхронного двухфазного двигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором. Технический результат - повышение коэффициента полезного действия, снижение тепловыделение в обмотках двигателя за счет введения режима работы с уменьшенным электромагнитным моментом. Обмотка возбуждения асинхронного двигателя соединена с источником питания переменного тока, последовательно включенным через блок компенсирующей нагрузки, который, в свою очередь, соединен параллельно с блоком коммутации. Вход блока коммутации связан с выходом блока управления коэффициентом усиления, выход которого связан с первым входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления. Вход блока управления коэффициентом усиления и второй вход усилителя с управляемым коэффициентом усиления связаны с источником напряжения управления, а выход усилителя с управляемым коэффициентом усиления связан с входом усилителя мощности, который параллельно подключен к обмотке управления. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электромагнитным моментом асинхронного двухфазного двигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором.

Известно устройство управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения (Россия, полезная модель, патент №121407, МПК Н02Р 25/02, опубл. 20.10.2012 г.). Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения содержит два преобразователя напряжение-частота, инвертор, выход которого соединен с обмоткой управления двухфазного асинхронного двигателя, обмотка возбуждения которого соединена с источником переменного тока, частотный демодулятор, прецизионный регулируемый блок питания постоянного напряжения, амплитудный модулятор и сумматор, выход которого соединен с входом первого преобразователя напряжение-частота. Выход прецизионного регулируемого блока питания постоянного напряжения подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом частотного демодулятора, вход которого снабжен зажимами для подключения к источнику переменного тока. Второй преобразователь напряжение-частота соединен своим входом с выходом прецизионного регулируемого блока питания постоянного напряжения. Выход амплитудного модулятора подключен к управляющему входу инвертора. Фазовый регулятор соединен своим входом с выходом первого преобразователя напряжение-частота, а выходом - с первым входом амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя, подключенного своим входом к выходу второго преобразователя напряжение-частота. Однако данное устройство характеризуется низким коэффициентом полезного действия при формировании моментов ниже максимального.

Известен способ управления электромагнитным моментом асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, патент RU №2476982, МПК Н02Р 21/00, Н02Р 25/02, опубл. 27.02.2013 г. Но данный способ характеризуется повышенной сложностью, поскольку для его осуществления требуются дополнительное вычислительное устройство, усилитель и источники питания.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является схема двухфазного двигателя, описанная в учебнике: М.М. Кацман. Электрические машины. М.: Высшая школа, 1990 г., стр.214, 215. Данная схема включения состоит из обмотки возбуждения и обмотки управления, расположенных на статоре так, что их оси смещены друг относительно друга под углом 90°. На эти обмотки непрерывно подается два напряжения от источника питания переменного тока, одинаковые по значению и частоте, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°. Недостатком данной схемы является то, что для реализации управления электромагнитным моментом необходимо применение дополнительного вычислительного устройства, рассчитывающего нелинейную функцию зависимости электромагнитного момента от напряжения на обмотках двигателя, дополнительно необходимы два канала усилителей и дополнительные источники питания.

Задача изобретения - повышение эксплуатационных характеристик устройства для управления электромагнитным моментом асинхронного двухфазного двигателя переменного тока.

Технический результат - повышение коэффициента полезного действия, снижение тепловыделения в обмотках двигателя за счет введения режима работы с уменьшенным электромагнитным моментом.

Это достигается тем, что в устройстве управления электромагнитным моментом асинхронного двухфазного двигателя переменного тока, выполненного из обмотки возбуждения и обмотки управления, расположенных на статоре со смещением осей друг относительно друга на 90°, в отличие от известного, обмотка возбуждения соединена с источником питания переменного тока напряжением U1, последовательно включенным через блок компенсирующей нагрузки, соединенный параллельно с блоком коммутации, вход которого связан с выходом блока управления коэффициентом усиления, который, кроме того, также связан с первым входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления, причем вход блока управления коэффициентом усиления и второй вход усилителя с управляемым коэффициентом усиления связаны с источником напряжения управления U2, а выход усилителя с управляемым коэффициентом усиления связан с входом усилителя мощности, параллельно подключенного к обмотке управления.

На фиг.1 представлена блок-схема включения двигателя, на фиг.2а и 2б - вид сигналов на обмотке возбуждения 2 и на обмотке управления 3в первом и во втором режимах соответственно.

Устройство управления электромагнитным моментом асинхронного двухфазного двигателя переменного тока 1 (фиг.1), выполненного с обмоткой возбуждения 2 и обмоткой управления 3, расположенными на статоре со смещением осей друг относительно друга на 90°. Кроме того, устройство содержит усилитель мощности 4, блок компенсирующей нагрузки 5, блок коммутации 6, блок управления коэффициентом усиления 7 и усилитель с управляемым коэффициентом усиления 8. Фаза напряжения на обмотке возбуждения 2 сдвинута относительно фазы напряжения на обмотке управления 3 на угол 90°. Кроме того, обмотка возбуждения 2 соединена с источником питания переменного тока напряжением U1, последовательно включенным через блок компенсирующей нагрузки 5, который, в свою очередь, соединен параллельно с блоком коммутации 6. Вход блока коммутации 6 связан с выходом блока управления коэффициентом усиления 7, выход которого также связан с первым входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления 8. Вход блока управления коэффициентом усиления 7 и второй вход усилителя с управляемым коэффициентом усиления 8 связаны с источником переменного тока, формирующим напряжение управления U2, а выход усилителя с управляемым коэффициентом усиления 8 связан с входом усилителя мощности 4, который параллельно подключен к обмотке управления 3.

На фиг.2а представлен вид сигналов на обмотке возбуждения 2 и на обмотке управления 3 в первом режиме, на фиг.2б - вид сигналов на обмотке возбуждения 2 и на обмотке управления 3 во втором режиме.

Устройство управления электромагнитным моментом асинхронного двухфазного двигателя переменного тока работает в двух режимах. Первый режим предназначен для формирования больших электромагнитных моментов, а второй режим - для формирования малых электромагнитных моментов. Выбор режима в зависимости от действующего значения напряжения управления U2 определяет блок управления коэффициентом усиления 7. В первом режиме блок коммутации 6 замыкает вывод, идущий от источника питания переменного тока напряжением U1, и вывод, идущий от обмотки возбуждения 2. Таким образом, напряжение на обмотке возбуждения 2 Uoв равно напряжению U1 источника питания переменного тока. При этом коэффициент усиления усилителя с управляемым коэффициентом усиления 8 равен единице, и на вход усилителя мощности 4 подается сигнал, равный U2. Во втором режиме блок коммутации 6 размыкает выводы, идущие от источника питания переменного тока напряжением U1 и на обмотку возбуждения 2, при этом ток в обмотку возбуждения 2 течет через блок компенсирующей нагрузки 5. При этом устанавливается действующее значение напряжения обмотки возбуждения Uoв=U1/k, где k - коэффициент, задающий соотношение напряжений для двух режимов. Параметры блока компенсирующей нагрузки 5 подобраны таким образом, чтобы обеспечивать заданное соотношение напряжений для двух режимов и заданную фазу напряжения обмотки возбуждения 2 при выборе режима. Для второго режима мощность, потребляемая обмоткой возбуждения, снижается в k2 раз. Во втором режиме коэффициент усиления усилителя с управляемым коэффициентом усиления 8 равен k. При этом усилитель с управляемым коэффициентом усиления 8 преобразует напряжение управления согласно формуле Uoy=U2хk.

Таким образом, достигнут технический результат - повышен коэффициент полезного действия за счет снижения тепловыделения в обмотках двигателя и снижения напряжения на обмотке возбуждения в режиме работы с уменьшенным электромагнитным моментом, кроме того, снижен номинальный ток потребления при использовании простой схемы устройства.

Устройство управления электромагнитным моментом асинхронного двухфазного двигателя переменного тока, выполненного из обмотки возбуждения и обмотки управления, расположенных на статоре со смещением осей друг относительно друга на 90°, отличающееся тем, что обмотка возбуждения соединена с источником питания переменного тока напряжением U1, последовательно включенным через блок компенсирующей нагрузки, соединенный параллельно с блоком коммутации, вход которого связан с выходом блока управления коэффициентом усиления, который, кроме того, также связан с первым входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления, причем вход блока управления коэффициентом усиления и второй вход усилителя с управляемым коэффициентом усиления связаны с источником напряжения управления U2, а выход усилителя с управляемым коэффициентом усиления связан с входом усилителя мощности, параллельно подключенного к обмотке управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе шахтных подъемных машин (ШПМ). Технический результат заключается в снижении пути, проходимого подъемным сосудом в период аварийной остановки ШПМ, повышении межремонтного срока тормозных колодок, а следовательно, и повышении производительности шахтной подъемной установки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования переменного напряжения или тока в переменное напряжение или ток без промежуточного пеобразования в постоянное напряжение или ток.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах переменного тока. Техническим результатом является минимизация входной мощности электродвигателя и достижение дополнительного энергосбережения при сохранении условия стабильного функционирования электродвигателя.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемым электроприводам переменного тока. Технический результат заключается в уменьшении тока статора, обеспечивающего заданный момент двигателя, упрощении и повышении работоспособности устройства.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в электроприводном транспортном средстве для подавления вибраций. Технический результат - подавление или демпфирование неожиданных вибраций или толчков во время прерывания в передаче крутящего момента.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования подведенной электрической мощности в выходные мощности во множестве различных фаз.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемом трехфазном электроприводе, выполненном на основе надсинхронного вентильного каскада, асинхронного вентильного каскада или двигателя двойного питания.

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию, а именно к станциям управления двигателями электроцентробежных насосов, и может быть использовано для добычи пластовой жидкости с помощью насосов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока. Техническим результатом является предотвращение быстрых флуктуаций тока, связанных с операциями включения/выключения каждого элемента переключения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в управляемых асинхронных двигателях. Техническим результатом является упрощение алгоритма управления асинхронным двигателем при наборе и сбросе заданной частоты вращения и при пуске асинхронного двигателя на «выбеге».

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для запуска электродвигателя. Техническим результатом является повышение надежности запуска электродвигателя в отсутствие сведений о начальном положениии ротора. Способ запуска электродвигателя (100), содержащего ротор, включает следующие этапы: приведение ротора во вращение в первом направлении при помощи первого крутящего момента, причем максимальное значение первого крутящего момента не превышает максимальное значение крутящего момента, противодействующего вращению ротора, так что ротор затормаживается в первом положении покоя; приведение ротора, находящегося в первом положении покоя, во вращение во втором направлении, противоположном первому направлению вращения, до затормаживания ротора в заданном втором положении покоя и запуск вращения ротора, находящегося во втором положении покоя, в первом направлении вращения. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5ил.

Группа изобретений относится к способу и устройству цифровой обработки сигналов импульсного датчика перемещения ротора электродвигателя-энкодера, которые могут быть использованы в электроприводе, в частности тяговом электроприводе транспортных средств различного вида и назначения. Для обработки информации об угловом положении ротора используется наблюдатель механических переменных состояния электропривода и прогнозатор, для функционирования которых предварительно до начала работы электропривода задают равными нулю начальные значения углового положения ротора электродвигателя, угловой скорости вращения ротора и момента нагрузки на валу электродвигателя, и начальный корректирующий сигнал прогнозатора. В течение каждого цикла вычислений получают измеренное значение углового положения ротора, рассчитывают предварительное значение корректирующего сигнала прогнозатора. Далее получают значение корректирующего сигнала прогнозатора и определяют прогнозируемое на начало следующего цикла вычислений значение углового положения ротора. Технический результат заявленной группы изобретений заключается в повышении точности оценивания углового положения и угловой скорости вращения ротора электродвигателя, что позволяет существенно улучшить характеристики системы управления приводом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления инверторным устройством. Техническим результатом является увеличение срока службы переключающих элементов. Инверторное устройство в своей основе включает в себя инвертор (3), компонент (12, 26, 27) детектирования скорости вращения и компонент (9) управления. Инвертор (3) включает в себя множество пар переключающих элементов (Q1-Q6). Компонент (9) управления управляет состоянием включения-выключения переключающих элементов (Q1-Q6), чтобы преобразовывать постоянный ток от источника (1) энергии постоянного тока в переменный ток, попеременно выполняя первое и второе управления, когда скорость вращения двигателя (4), соединенного с переключающими элементами, больше, чем предписанная скорость вращения. Первое управление включает переключающие элементы (Q1, Q3, Q5), которые непосредственно соединены с положительным электродом источника энергии, и выключает переключающие элементы (Q2, Q4, Q6), которые непосредственно соединены с отрицательным электродом источника энергии. Второе управление включает переключающие элементы (Q2, Q4, Q6), которые непосредственно соединены с отрицательным электродом, и выключает переключающие элементы (Q1, Q3, Q5), которые непосредственно соединены с положительным электродом. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в вентильном электроприводе автономных объектов. Техническим результатом является повышение энергоэффективности за счет оптимизации в режиме пуска и использования режима рекуперативного торможения. Электропривод автономного объекта с вентильным двигателем содержит датчик положения ротора, автономный инвертор напряжения, регулятор скорости, тригонометрические преобразователи. Выходы регулятора тока в проекции на ось q и регулятора тока в проекции на ось d подключены к вычислителю, а выход вычислителя подключен к управляющему входу автономного инвертора напряжения, который соединен с обмотками вентильного двигателя через обратную связь по току, через обратную связь по скорости и через обратную связь по потоку в проекции на ось d. 1 ил.

Изобретение относится к области электромеханики. Технический результат: снижение энергопотребления в режиме холостого хода. В устройство, состоящее из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, тиристорного регулятора для снижения энергопотребления в режиме холостого хода путем автоматического перевода устройства в импульсный режим, в цепь каждой фазы статора последовательно после тиристоров дополнительно включены три индуктивности и параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя дополнительно подключены три конденсатора. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в электроприводе. Технический результат заключается в повышении надёжности. Частотный электропривод содержит трехфазный электродвигатель, обмотки которого соединены треугольником и подключены к инвертору напряжения. Полюса инвертора соединены с полюсами выпрямителя и фильтра, выполненного в виде двух последовательно соединенных конденсаторов. Электродвигатель снабжен отводами от середин обмоток, к которым присоединены выводы трехфазной конденсаторной батареи, соединенной звездой, нулевая точка которой соединена со средней точкой последовательно включенных конденсаторов фильтра. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления и/или регулирования при эксплуатации трехфазного двигателя. Технический результат - повышение эффективности и надежности ограничения тока статора при высокой динамике при эксплуатации двигателя. Трехфазный двигатель питается от 3-фазного выпрямителя тока с использованием регулятора (123) тока статора и регулятора (113) частоты скольжения или с использованием регулятора тока статора и регулятора вращающего момента. Для ограничения образующего вращающий момент компонента тока основного колебания тока статора, то есть тока через статор двигателя (N), подводимую к регулятору (113) частоту скольжения или регулятору вращающего момента заданную величину (ω*Sl) ограничивают до максимальной величины (ω*Sl_i_max) частоты скольжения или максимальной величины вращающего момента; для ограничения образующего поток компонента тока основного колебания тока статора ограничивают скорость, с которой изменяется подведенная к регулятору (123) потока статора заданная величина (ψ*S), до максимальной величины (ΔψS,max, на выходе от 119). Максимальную величину (ω*Sl_i_max) частоты скольжения или максимальную величину вращающего момента вычисляют в зависимости от заданной максимальной величины (iS,max) тока для величины основного колебания тока статора и в зависимости от отфильтрованной фактической величины (|iSd|f) образующего поток компонента (iSd) тока основного колебания тока (iS) статора. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в различных отраслях (энергетика, горнодобывающая и нефтеперерабатывающая промышленности, жилищно-коммунальное хозяйство, судостроение и т.д.). Преимущественная область применения - системы электродвижения подводных обитаемых и необитаемых аппаратов, в том числе морских торпед. Технический результат - обеспечение экстремального режима, когда главные параметры могут кратковременно значительно превышать номинальные значения. Вентильно-индукторный электропривод содержит внешнюю систему управления (1), шину информационного обмена (2); микропроцессорную систему управления (3), состоящую из местной панели управления (4), адаптера шины информационного обмена (5), блока базы данных (6), блока сравнения значений скорости (7), блока пропорционально-интегрального регулятора скорости (8), блока определения углов коммутации (9), блока управления (10), блока драйверов силовых ключей (11) и блока определения скорости (12); сеть напряжения постоянного тока (13), конденсаторный фильтр (14), инвертор (15), блок снаббера (16), индукторный двигатель (17) и датчик положения ротора (18).6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых электроприводах общепромышленных механизмов и транспортных средств. Технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение надежности и точности работы. В устройстве для измерения электромагнитного момента в электроприводе с синхронным реактивным двигателем в цепь каждой фазной обмотки статора включен последовательно датчик тока, выходные клеммы которого подключены к первой группе входных клемм первого коммутатора сигналов и к первой группе входных клемм второго коммутатора сигналов. Датчик положения ротора механически соединен с валом электродвигателя, а его выходные клеммы соединены со второй группой входов первого и второго коммутаторов сигналов. Выходные клеммы коммутаторов соединены с входными клеммами сумматоров, выходные клеммы которых соединены с входными клеммами блока произведения, напряжение на выходе которого соответствует величине электромагнитного момента двигателя. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматизированной идентификации параметров электропривода с асинхронными электродвигателями. Технический результат - расширение области применения. Устройство содержит трехфазный асинхронный электродвигатель, параметры которого подлежат оцениванию, датчики фазных напряжений статора, датчики фазных токов статора, преобразователь фазных напряжений и преобразователь фазных токов статора, позволяющие преобразовывать фазные напряжения и токи статора в напряжения и токи обобщенной машины, настраиваемую модель асинхронного электродвигателя, пять блоков вычисления оценок параметров, сумматоры. Устройство позволяет оценивать параметры, переменные величины и частоту вращения асинхронного электродвигателя без использования датчиков частоты вращения, углового ускорения и устройств дифференцирования. 8 ил.
Наверх