Двухскоростная система управления однофазного асинхронного двигателя

Авторы патента:

Лаврентьев Анатолий Александрович (RU)

H02P25/04 - 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

H02P1/42 - одиночных однофазных асинхронных двигателей

Владельцы патента RU 2625566:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании электроприводов, в которых необходимо осуществлять экономически и технически обоснованную узкую задачу двухступенчатого регулирования скорости однофазного асинхронного двигателя. Техническим результатом является повышение эффективности двухскоростной системы управления однофазным асинхронным двигателем. Двухскоростная система управления однофазного асинхронного двигателя содержит генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом двухполупериодного выпрямителя, выход которого подключен через конденсатор к первичной обмотке трансформатора, его вторичная обмотка с помощью двухпозиционного коммутатора соединена с обмоткой статора однофазного асинхронного двигателя, которая в зависимости от скоростного режима с помощью двухпозиционного коммутатора соединяется либо с вторичной обмоткой трансформатора, либо с выходом генератора синусоидального напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при проектировании электроприводов, в которых необходимо осуществлять экономически и технически обоснованную узкую задачу двухступенчатого регулирования скорости однофазного асинхронного двигателя.

Известна схема управления скоростью однофазного асинхронного двигателя переменного тока (США 3399333, 1966), в которой использованы два контура для подключения к внешней электросети управляемых выпрямителей, которые образуют разные комбинации подключения резисторов к управляемым диодам.

Основным недостатком указанного устройства является сложность, которая для решения простой операции двухступенчатого регулирования скорости однофазного асинхронного двигателя оказывается неоправданно дорогой.

Известно устройство управления однофазного индукционного электродвигателя переменного тока (GB 2092401 A), в котором используется диодный мост и переключатели, образующие различные комбинации обмоток. Использование сложной системы управления этим устройством выходит за рамки поставленных задач и экономически неэффективно.

Наиболее близким по техническому решению является полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя (РФ 2403669, H02P27/06, H02P21/12, 2009), в котором использованы три реверсивных полупроводниковых коммутатора, выполненных на полупроводниковых ключах, каждый из которых состоит из двух транзисторов, подсоединенных к диодному однофазному двухполупериодному мосту, обеспечивающему выпрямленное двухполупериодное напряжение, которое используется для коммутации обмоток однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя.

Данное устройство принято за прототип.

Приведенное устройство также решает задачи, выходящие за рамки двухступенчатого регулирования скорости однофазного асинхронного двигателя, и является экономически неэффективным.

Задачей изобретения является повышение эффективности регулирования скорости однофазного асинхронного двигателя при двухступенчатом регулировании скорости за счет упрощения технического решения и уменьшения стоимости оборудования.

Сущность изобретения заключается в том, что двухскоростная система управлением однофазного асинхронного двигателя состоит из источника однофазного синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом двухполупериодного выпрямителя. Новизна заключается в том, что выход двухполупериодного выпрямителя через конденсатор, с помощью которого отфильтровывается постоянная составляющая напряжения, подключен к первичной обмотке трансформатора, обеспечивающего необходимое напряжение. Вторичная обмотка трансформатора соединена с двухпозиционным коммутатором, соединенным с обмоткой статора однофазного асинхронного двигателя. В зависимости от скоростного режима обмотка статора однофазного асинхронного двигателя с помощью двухпозиционного коммутатора соединяется либо с выходом генератора синусоидального напряжения, частота напряжения которого f, либо с вторичной обмоткой трансформатора, частота выходного напряжения которого 2*f. В первом случае скорость вращения магнитного поля статора асинхронного двигателя равна 60*f, а во втором она равна 60*2*f. Соответственно скорость вращения ротора в первом случае меньше, чем во втором.

Сущность изобретения поясняется Фиг.1, на которой показана функциональная схема двухскоростной системы управлением однофазного асинхронного двигателя.

Двухскоростная система управлением однофазного асинхронного двигателя содержит источник однофазного синусоидального напряжения 1, двухполупериодный выпрямитель 2, конденсатор 3,трансформатор 4, двухпозиционный коммутатор 5, однофазный асинхронный двигатель 6.

Двухскоростная система управлением однофазного асинхронного двигателя работает следующим образом. Источник однофазного синусоидального напряжения 1 соединен с входом двухполупериодного выпрямителя 2. Напряжение с выхода двухполупериодного выпрямителя 2 поступает на конденсатор 3. С конденсатора 3 переменное поступает на первичную обмотку трансформатора 4. Вторничная обмотка трансформатора 4 соединена с контактами «в» двухпозиционного переключателя 5. Контакты «а» двухпозиционного переключателя 5 соединены с выходом источника синусоидального напряжения 1. При замыкании контактов «а» переключателя 5 статорная обмотка однофазного асинхронного двигателя 5 подключается к источнику однофазного синусоидального напряжения 1. При замыкании контактов «в» переключателя 5 статорная обмотка подключается к трансформатору 4.

Повышение эффективности двухскоростной системы управлением однофазного асинхронного двигателя обеспечивается простотой схемного решения и малыми затратами на его изготовление.

Двухскоростная система управления однофазного асинхронного двигателя, включающая генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом двухполупериодного выпрямителя, отличающаяся тем, что выход выпрямителя подключен через конденсатор к первичной обмотке трансформатора, его вторичная обмотка с помощью двухпозиционного коммутатора соединена с обмоткой статора однофазного асинхронного двигателя, которая в зависимости от скоростного режима с помощью двухпозиционного коммутатора соединяется либо с вторичной обмоткой трансформатора, либо с выходом генератора синусоидального напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования скорости вращения асинхронного электродвигателя. Техническим результатом является обеспечение нейтрализации отрицательного действия ЭДС самоиндукции на обмотках статора электродвигателя, уменьшение расхода электрической энергии.

Быстродействующий адаптивный регулятор частоты вращения электродвигателя // 2622183

Изобретение относится к автоматическим регуляторам электродвигателей. Быстродействующий адаптивный регулятор частоты вращения содержит блок инвертирования, пропорциональную и интегральную части регулятора, четыре блока сравнения, два блока умножения, блок единичной функции, блок выделения модуля, нелинейный ограничитель.

Следящий электропривод с асинхронным исполнительным двигателем // 2621716

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с асинхронными исполнительными двигателями. Техническим результатом является повышение быстродействия следящего электропривода с асинхронным исполнительным двигателем.

Тяговый электропривод // 2619925

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в тяговом приводе трамваев, троллейбусов, электровозов, электромобилей. Техническим результатом является повышение эффективности процесса преобразования частоты, расширение функциональных возможностей, области использования и уменьшение массогабаритных показателей частотного привода.

Цепь питания синхронной машины, система электрической тяги с такой цепью питания и способ управления такой цепью питания // 2617998

Изобретение относится к электротехнике, а именно к цепи (16) питания М фазной синхронной машины (14), содержащей: преобразователь (22) постоянного входного тока в многофазный переменный ток; накопительную батарею (47); средство (30) детектирования короткого замыкания до и внутри машины (14); устройство (26) для изоляции машины (14) от перенапряжений и/или перегрузок по току многофазного переменного тока; средство (28) управления преобразователем (22), изолирующим устройством (26) и средством (27) короткого замыкания, выполненным с возможностью соединения М выходов (31) источника питания друг с другом.

Устройство преобразования мощности // 2615492

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах преобразования мощности. Техническим результатом является осуществление преобразования мощности с помощью двухплечевого управления ШИМ-модуляцией с высокой универсальностью, которое может ослаблять ограничения на коэффициент мощности и может эффективно использовать свои возможности независимо от коэффициента мощности.

Контроллер синхронного двигателя переменного тока с разделенной фазой // 2614531

Изобретение относится к электротехнике, а именно к контроллерам синхронных двигателей с разделенными фазами и датчиками положения ротора, содержащим, по меньшей мере, один силовой переключатель с устройством управления и источник питания постоянного тока в средней точке разделенных фазных обмоток двигателя, снабженный компонентой бесперебойного питания источника.

Полупроводниковое устройство преобразования энергии // 2614025

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в полупроводниковых преобразователях энергии. Техническим результатом является повышение надежности функционирования за счет обеспечения требуемого значения тока.

Устройство управления самочувствительным линейным пьезоэлектрическим актюатором // 2608842

Изобретение относится к электротехнике и и может быть использовано для привода различных устройств в прецизионном приборостроении, в оптических системах, в системах нанотехнологий.

Устройство адаптивного управления плавным пуском высоковольтных электроприводов // 2608185

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, машиностроении, коммунальном хозяйстве и в иных отраслях народного хозяйства для автоматизации плавного пуска высоковольтных электродвигателей (мощностью до десятков МВт) напряжением 6-10 кВ.

Способ пуска однофазного асинхронного электродвигателя // 2624777

Изобретение относится к электротехнике, а именно к однофазным асинхронным электродвигателям. Способ пуска однофазного асинхронного электродвигателя состоит в одновременной с подачей переменного напряжения на основную и вспомогательную обмотки статора подачи на дополнительные обмотки статора переменного или постоянного напряжения, которые создают насыщение участков ярма статора в зонах расположения магнитных осей основной обмотки, и после запуска электродвигателя, отключении вспомогательной и дополнительной обмоток статора.

Система и способ для энергоснабжения электродвигателя и вспомогательной обмотки электродвигателя // 2477560

Изобретение относится к системе и способу для энергоснабжения вспомогательной обмотки однофазного асинхронного двигателя с пусковым конденсатором. .

Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя // 2420857

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемом электроприводе переменного тока при питании однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя от однофазной сети.

Схема подключения многофазного асинхронного двигателя к источнику постоянного тока // 2406217

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах с батарейным питанием или питанием от сети постоянного тока. .

Регулируемый транзисторный редуктор трехфазного асинхронного двигателя, питающегося от однофазной сети // 2402864

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе для питания асинхронных трехфазных и синхронных электродвигателей. .

Устройство бесконденсаторного запуска трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети // 2402863

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе для бесконденсаторного запуска трехфазных электродвигателей от однофазной сети, статорные обмотки которых соединены по схеме «звезда».

Сглаживающий реактор для устройства плавного пуска электродвигателя // 2402829

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим реакторам и трансформаторам, и может быть использовано в устройствах плавного пуска электродвигателей мощных механизмов.

Устройство бесконденсаторного запуска трехфазного короткозамкнутого электродвигателя от однофазной сети // 2370877

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания асинхронных трехфазных двигателей. .

Устройство бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети // 2370876

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе для питания асинхронных трехфазных электродвигателей. .

Однофазно-трехфазный реверсивный коммутатор // 2344540

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в нерегулируемом электроприводе переменного тока для питания от однофазной сети трехфазных асинхронных двигателей.

Устройство для управления двигателем двойного питания // 2625720

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах, в которых требуются глубокое регулирование скорости, высокая перегрузочная способность, обеспечение тяжелого пуска из стопорного режима. Техническим результатом является обеспечение бездатчиковой идентификации магнитного потока воздушного зазора и минимальных потерь во всем диапазоне нагрузок. В устройство для управления двигателем двойного питания, содержащее асинхронный двигатель с фазным ротором, преобразователи частоты статора и ротора, датчик фазных токов статора, преобразователь числа фаз статора, наблюдатель результирующего магнитного потока, тригонометрический анализатор, обратный преобразователь координат токов статора, два синусно-косинусных преобразователя, обратный преобразователь координат токов ротора, преобразователь числа фаз ротора, датчики токов ротора, коммутатор задания магнитного потока, регулятор результирующего магнитного потока, блок компенсации ЭДС ротора, прямой преобразователь координат напряжений ротора, блок заданий амплитуды напряжения ротора, преобразователь частоты ротора, регулятор частоты возбуждения, задатчик угловой скорости ротора, регулятор угловой скорости ротора, блок вычисления угловой скорости ротора, датчик частоты токов статора, датчик фазных напряжений статора, функциональный преобразователь, блок задания параметров, регулятор составляющей тока статора isy, коммутатор задания магнитного потока, регулятор составляющей тока статора isy, блок компенсации ЭДС статора, прямой преобразователь координат напряжений статора, блок заданий амплитуды напряжения статора, интегратор, умножитель, сумматор, датчик частоты токов статора, первые три арифметических блока, блок вычисления угловой скорости ротора, компаратор частоты, задающий генератор двухфазного гармонического сигнала, управляемый аналоговый коммутатор, блок вычисления частоты токов ротора, делитель, датчик фазных напряжений ротора, дополнительно введены логический блок коммутации, второй наблюдатель результирующего магнитного потока, второй тригонометрический анализатор, а преобразователь числа фаз ротора имеет дополнительный второй вход и дополнительные третий и четвертый выходы. Вновь введенные элементы соединены с элементами и узлами устройства так, как указано в формуле изобретения. Использование предлагаемого изобретения позволяет осуществить создание электропривода на базе серийного асинхронного двигателя с фазным ротором, включенного по схеме двойного питания, обеспечивающего возможность тяжелых повторных пусков, обладающего жесткими механическими характеристиками, высокими энергетическими показателями в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок на валу благодаря изменению магнитного состояния двигателя в функции электромагнитного момента, а частоты возбуждения в функции заданной скорости ротора, глубокой и плавной регулировкой частоты вращения ротора посредством изменения напряжения статора аналогично электроприводу с двигателем постоянного тока. 1 ил.