Способ управления асинхронными двигателями

 

о дЯ (ДбКласс 21 с, 59,,;

21 сР, 24„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3прегосл рпровано в Бюро зобретеипй Гоен

М. М. Красношапка.

Способ управления асинхронными двигателями.

Заявлено 19 июня 1940 года в НКЭП за М 33780.

Опубликовано 30 апреля 1941 года.

Для откачивания нефти из глубоки х скважин может быть применен мотор-насос поступательного действия, движущая часть которого представляет собой короткозамкнутый ротор, увлекаемый бегущим магнитным полем с переменным направлением движения.

Питание подооного двигателя от сети с постоянной частотой связано, с разрывом больших токов при частом переключении фаз, большими пусковыми токами и высокими потерями в обмотках двигателя. Эти недостатки в значительной мере устраняются при питании токами пере-, менной частоты, создающими бегу- щее магнитное поле с постоянной амплитудой индукции в зазоре, равномерно ускоренное (при разгоне) и равномерно замедленное (при торможении).

Этот принцип реверсивного уско-, ряющегося магнитного поля может! быть эффективно использован и в ; других областях, как например, в кузнечных молотах, устройствах для забивки свай и т. д.

Главным препятствием для применения подобных приводов и дви-! гателе и посту1 ательно-возвратного действия является отсутствие простых экономически целесообразных и надежных в работе генераторов переменной частоты.

Согласно изобретению, предлагается весьма простой способ управления асинхронными двигателями, лишенный указанных недостатков.

Асинхронные двигатели по этому способу получают питание от источника переменного тока переменной частоты, выполненного в виде асинхронной машины. Последняя вращается специальным двигателем с числом оборотов, вдвое большим синхронного числа оборотов машины.

Благодаря этому двигатель может вращать вал асинхронной машины около синхронной скорости в сторону вращения поля статора.

Реверcèðîâàíèå управляемого двигателя при этом обеспечивается периодическими колебаниями скорости от синхронной, создаваемыми путем периодических переключений приводного двигателя с включения в сеть на режим динамического торможения и обватн".. стройство, обеспечива|ощее выполнение предлагае»oro способа управле1шя, изображено на 1ертеже.

59736

Агрегат состоит из двух машин: асинхронной машины 1 (c соответствующим коэфициентом трансформации при неподвижном роторе), приводного двигателя 2 (асинхронного двигателя или шунтового двигателя постоянного тока), число оборотов которого, примерно, в два раза выше числа оборотов асинхронной машины 1.

В данном примере для краткости рассматривается лишь одна схема с приводным двигателем постоянно- го тока.

На кольца ротора асинхронной машины 1 преобразовательного агрегата включена обмотка статора рабочего короткозамкнутого двигателя 3.

Асинхронная машина 1 переобразовательного агрегата, примерно, равна по мощности рабочему асинхронному двигателю 3. Цепь якоря приводного (разгонного) двигателя 2 включается на сеть через установочное сопротивление 5 или замыкается на установочное сопротивление 4. В процессе работы агрегата периодическое включение якоря íа сеть и отключение с одновременным замыкание."л цепи якоря на сопротивление 4 производится одним двусторонним контактором 7. Рубильники 8, 9 и 10 служат для включения в сеть асин-, хронной машины и приводного дви-; гателя.

Принцип работы преобразователь-, ного агрегата следующий.

Трехфазная обмотка статора асин-, хронной машины 1 включена на сеть, постоянной частоты, вследствие чего, B междужелезном пространстве машины будет образовано магнитное поле, вращающееся с посто"..ííoé скоростью.

Рассмотрим зависимость величины э. д. с. и ее частоты на кольцах разомкнутого ротора от скорости вра-; щения последнего (ротор вращается, вспомогательным двигателем 2).

При неподвижном роторе на его концах получим максимальное зна- чение э. д. с. Е, определяемое напряжением, на которое включена обмотка статора, и коэфициентом трансформации машинки

Частота на кольцах ротора машины 1 будет равна частоте сети f.

При некоторой скорости ротора ниже скорости вращающегося поля на его кольцах получим значения э, д. с. Е и частоты г„ пропорциональные скольжени1о S.

Е,=Е.5 и у,=f S при скорости ротора, равной скорости вращающегося поля:

Е,=О и (;=О, при любой скорости ротора выше скорости вращающегося поля скольжение будет отрицательным, но соогношения Е,= Е Ь и г, = f S остаются в силе, т е. сохраняется отношение:

Е, — -= const ,1 3 что обеспечивает постоянство потока в рабочем двигателе.

Таким образом, если включить на кольца колеблющегося ротора асинхронной ма,нины 1 обмотку статора рабочего двигателя 3, то в нем образуется реверсивное оегущее поле, скорость которого будет изменяться аналогично изменению скольжения S асинхронной машины 1.

Вал асинхронной машины 1 жестко соединен с валом разгонного двигателя 2. Направление вращения разгонного двигателя.2 должно совпадать с направлением вращения поля асинхронной машины 1.

При включении сгатора асинхронной машины 1 (рубильник 8 разъединен) на сеть, а на кольца ротора той же машины 1 — статора p203чего двигателя 3 эта асинхронная машина 1 будет разворачиваться как двигатель до некоторой скорости холостого хода. Замь1кание рубил:ника 8 в цени якоря разгонного двигателя 2 значительного толчка тока не вызывает, так как якорь разворачивается в ту же сторочу, куда вращается асинхронная машина 1.

Ротор асинхронной машины 1 с помощью разгонного двигателя 2 быстро достигает скорости, превышающей скорость вращающегося поля. Асинхронная машина 1 теперь будет работать в режиме асинхронного генератора.

59736

Отв. рсдактор П. В. Никитин

Тнп. «Сои. печ,», М 0.35. М Знк. 3235 †7

Госплапиздат

Тормозящий момент асинхронной машины 1 в генераторном режиме небольшой, так как в цепь ее рото- ра включена обмотка статора раоочего двигателя 3, работающего при переменной частоте с примерно постоянным скольжением, вследствие чего ток ротора асинхронного генератора вплоть до значения скольжения генератора S= — 1 остается практически неизменным по величине.

По достижении разгонным двигателем скорости, близкой к двойной скорости вращающегося поля цепь якоря разгонного двигателя разры-; вается двусторонним контактором 7, отключается от сети и замыкается на установочное сопротивление 4, благодаря чему обе машины быстро затормаживаются и при достаточном замедлении контактор 7 снова вклю- чает якорь на сеть, отключив один полюс его обмотки от сопротивле- I ния 4, В дальнейшем процесс повторяется., Колебания скорости ротора асин- 1 хронной машины 1 и связанного с ним якоря разгонного двигателя от ну- левого значения до двойной скорости вращающегося поля, будут иметь место лишь ри нечастых ре-, версах. Колебания должны совершаться с определенной периодич-; ностью в пределах некоторых значе- ний выше и ниже скорости вращаю-, щего поля асинхронной машины 1, что определяется необходимой частотой реверсов рабочего двигателя 3 и оптимальным ускорением бегущего поля для каждого конкретного случая.

Предлагаемый агрегат позволяет в широких пределах получать различну|о частоту реверсов и величину ускорения бегущего поля в зависимости от настройки работы контактора, значений установочных сопротивлений 4, 5 и реостата 6.

Предмет изобретения.

Способ управления асинхронными двигателями, работающими в условиях частого реверса и питаемыми от источника переменного тока переменной частоты в виде асинхронной машины, вращаемой приводным двигателем с переменной скоростью около синхронного числа оборотов в сторону вращения поля статор;;, отличающийся тем, что указанный приводной двигатель, вращающийся в установившемся режиме выше синхронной скорости, периодически переключают с вкл1очен и я на сеть в режим динамического торможения и обратно с тем, чтоо;-.. преобразователь имел периодпческ и колебания скорости в обе сторо н ы от синхронного числа оборотов и те.", самым обеспечивал ревегсирование управляемого двигателя.