Электромеханический каскад
« ° «Т 0 °, уатт«««гц« й15як«отоня МБА
J ои 488299
ОП ИСАН И
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.07.70 (21) 1460348/24-7 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 15.10.75. Бюллетень М 38
151) М. Кл. Н 02р 7/78
Н 021с 51/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.718.5 (088.8) Дата опубликования описания 10.03.76 (72) Автор изобретения
В. К. Стр юцк о в
171) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ КАСКАД
Изобретение относится и области электротехники, а именно к управляемым электрическим машинам переменного тока двойного питания.
Известны электромеханические каскады, содержащие асинхронную электрическую машину с фазовым ротором, статорные обмотки которой подключены непосредственно к сети (fp=50 Гц), а роторные обмотки питаются от преобразователя частоты, который через трансформатор также подключен к сети. В режиме двигателя такие каскады позволяют обеспечить плавное и экономичное регулирование скорости вверх и вниз от синхронного значения путем изменения величины и фазы э.д.с., вводимой во вторичную цепь двигателя. Однако при глубоком регулировании скорости вращения высокие энергетические показатели каскадов могут быть обеспечены лишь прн использовании достаточно сложной схемы преобразователя частоты, что является недостатком этих каскадов, ограничивающим область их применения.
Для расширения диапазона регулирования скорости вращения в сочетании с высокими значениями к.п.д. и cos cp в предлагаемом электромеханическом каскаде в качестве преобразователя частоты используется дополнительная асинхронная машина с фазовым ротором с большим, чем у основной асинхронной машины, числом по.по-îâ,,при этом валы этих двух машин соединены между собой, На фиг.
1 показан описываемый каскад; на фнг. 2— то же в бесконтактном исполнении.
5 Электромеханический каскад состоит из основной асинхронной электрической машины (ОЭМ) 1 с фазовым ротором, статор которой подключен к сети, а ротор — к выходу статического преобразователя 2 частоты (СПЧ), 10 вход которого подкгпочен к ротору вспомогательной асинхронной машины (ВЭ «1) 3, преобразующей напряжение частоты питания в напряжение частоты питания преобразователя частоты. Управление СПЧ осуществляется
)5 при помощи устройства 4 управления. Для работы устройства управления используются два информационных сигнала: внешнее управляющее воздействие и сигнал обратной связи по скорости от синхронного тахогенератора 5.
20 Пусковой режим наиболее просто может быть осуUlccTBлен путем закорачивания обмоток ротора ОЭМ 1 (асинхронный пуск). По достижении ротором ОЭ Ч установившейся скорости обмотки ротора этой машины раско25 рачиваются и к их зажимам прикладывается выходное напряжение статического преобразователя 2. Частота основной гармоники выходного напряжения СПЧ, а следовательно, и частота основной гармоники тока рото30 ра ОЭМ при использовании в качестве СПЧ
3 преобразователя, выполненного по схеме силового фазочувствитсльного выпрямителя, определяется разностью двух частот: частоты
СПЧ fI питания и частота f, его управления
f2 f1
Электромагнитные поля якорей обеих электрических машин вращаются в противоположных направлениях. Поскольку электромагнитный момент ОЭМ больше электромагнитного момента ВЭМ, то направление вращения ва Ia определяется направлением вращения магнитного поля ОЭМ. При этом на зажимах ротора ВЭМ наводится э.д.с. с частотой вращения (вра„) и частота fI питаниЯ СПЧ опРеделЯется по формуле
Рзпр
f — — fo 1: fâðàù — fî + — з
60 где Рв — число пар полюсов ВЭМ; пр — скорость вращения вала каскада —— ротора ВЭМ.
Поскольку при изменении скорости вращения роторов ОЭМ и ВЭМ пропорционально изменению частоты токов изменется величина индуктивных сопротивлений роторных обмоток обеих машин, а также величина асинхронной э.д.с., наведенной в этих обмотках токами статоров, то возникает необходимость регулирования выходного напряжения статического преобразователя частоты.
В случае применения в качестве СПЧ силового фазочувствительного усилителя с принудительной коммутацией вентилей регулирование напряжения может быть осуществлено по известному способу широтно-импульсной модуляции (ШИМ). При этом для наиболее простой схемы преобразователя частоты (с двумя управляемыми ключами) напряжения на зажимах обмоток ротора ОЭМ (на
BhIXO IC СПЧ) измеIIIIIOT cOI I3CIIO OJIO IVIOII1IIXI зависимостям.
U,, =- " cos i sin 488299 4 неизменной. Для этого регулирование осуществляется согласно зависимости угла О ч () 2 2 где 7.0 —— 7 „= со и з(; и 7. — коэффициенты регулирования; 7ч — некоторый постоянный коэффициент; i, — коэффициент, зависящий от знака скольжения. i,(S) =0 при S)0; i,(S) =- При S> 0 токи в обмотках ротора ОЭМ изменяются по гармоническим законам. Под действием этих токов создается вращающееся магнитное поле, перемещающееся относительно ротора ОЭМ (согласно или встречно) с угловой скоростью ж.=ж1 — в,, что собственно и обеспечивает изменение результирующей скорости ротора о,>. Предлагаемый электромеханический кас25 кад может применяться в регулируемых электроприводах автоматизированных установок переменного тока малой мощности (единиц и десятков киловатт) и отличается от известных упрощенной схемой преобразователя частоты для получения относительно широкого диапазона регулирования (стабилизации) скорости вращения в сочетании с высокими значениями к.п.д. и со» у. Предлагаемый каскад может иметь и бесЗ5 контактное исполнение (см. фиг. 2). В этом случае силовая схема преобразователя частоты конструктивно выполнена в виде вращающегося устройства. Обмотки роторов ОЭМ и ВЭМ электрически соединены со входом и вы46 ходом преобразователя через полые отверстия внутри валов. Управление преобразователем может быть осуществлено при помощи фотоэлектрических или индукционных импульсных датчиков. Такое выполнение электроме45 хацического каскада позволяет повысить надежность и упростить его обслуживание. 2 : UI,, == " cosi,siï (оз/— с З,7 2Утп . / (с, = " cosi sin вs + — ) з) где U, — амплитуда фазных напряжений ВЭМ; 7.— угол регулирования выходного напряжения СПЧ по методу ШИМ; аа — частота скольжения электромагнитного поля ротора ОЭМ. При поддержании во всем диапазоне регулирования скорости электромеханического каскада неизменных значений электромагнитного момента и cos y статора (P и Q статора) ОЭМ величина тока ротора должна быть Формула изобретения Электромеханический каскад, содержащий асинхронную электрическую машину. с фазовым ротором, который подключен к выходу статического преобразователя частоты, вход которого подключен через электроиндукционное устройство с двумя гальванически несвязанными обмотками к питающей сети, отл и ч à Io шийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, в качестве бо электроиндукционного устройства используется дополнительная электрическая асинхронная машина с фазовым ротором с большим, чем у первой, числом полюсов, вал которой соединен с валом основной асинхронной ма65 шины. 488299 Сеть Составитель Т. Васильева Текред Е. Подурушина Редактор А. Пейсоченко Корректор М. Лейзерман Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 217/6 Изд. ¹ 1886 Тираж 782 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, .Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
