Асинхронный вентильный каскад

 

О Л Й C А Н И Е !!!! б)б Дб

Союз Советских

Социалистических

Расщбпик (61) Дополиительвое к авт. свид-ву(22) Заявлеио17. 04. 72 21) 1772981/24-7

1822460/24-7 с присое„ииеиием @aggro@, 1912817/24-7

1947866/24-7 (23} Приоритет 03 05-73 о и

23.07.73 по п. 3

25.08.72 по и. 4 (43) Опубликована 5.05.76 Бюллетень %19

Государственный комитет

Совата Инннстров СССР

fffI делам нзобретеннй и открытнй (45) Дата опубликования спи-аиия 15>06.76 (72) Автор изобретения

В. M Пономарев (7 l) Заявитель (64) ЛСИ !ХГОНП.й ВН .т .ЛЫ,Ый

КМ. КЛЛ гр ппа Объел!!)!еиг! г!Ол!»! Птельн>!м!! Полvicp ми> анод!!ля — Отри !!ат! ."! ни е !» !If, !1>! и! этОм к каждой фазе ротора асин. .ровного двигателя подключено по одному пргебр ь.=.ователю из анОднОй и ка ОднОй т рунге> а упомя иутый lfчдуктивlILïf э.темент BK÷þ÷ "н между

ОО)ЦИ> ПОЛОЖИГЕ". !>>!ЬГ .! ПОЛЮСО К>1ТОПНОй группы и Обшим отрицательньг Полк сом анодной группы преобразователей.

Для снижения установленной "..Ош!« сги преобоазавателей и повышения со Х каскада в цепь выпрямленного тока каскада включен вспомогательный двигагель постоянного токе, вал которого жестко связан с валом асинхронного двигателя с фазным роторо !.

Для повышен!:я предельной мошиости привода при увеличенной частоте врацгеиия в цепь выпрямленного тока каскада включен независ!гмьп! инвертэр, к выходу которого подключеиьl об !Отки cTQTQpG вспомогf .гелького двигателя .ре.-:е>!ного тока, вал кс торого жecTKo сии; ян с валом главного двигателя "- Ф)зип"f Готоро.!.

Изобретение относится к электроприводам по схеме асинхронно — вентильного каскада (ABK) co звеном постоянного тока и может быть использовано B мошных регулируемых приводах различных механизмов.

Известные асинхронно — вентильные каскады со звеном постоянного тока, содержашие в контуре выпрямленного тока неупрат ляемый и управляемый преобразователи и индуктивный элемег (например дроссель), характеризуются двукратным преобразованием мошности скольжения и имеют относительно большую установленную мошность преобразователей тока ротора асинхронно- f5 го двигателя и недостаточно высокий к. п. д. привода.

Цель изобретения — снижение мошности и габаритов преобразователей тока ротора и повышенг!е к. и. д. гпту!гвода. 20

Это достигае ся тем, что в предложе..— ном асиихроишг,f вент,!льном каскаде угпэавляемые стати кские преобразователи объедгпсены в две г! упиы, по три преобр;-ьзователя в к;>:- :I f гру!тп"=, приче. K;.T,>,H.-.>ÿ 25

I (5>! м. кл.

Н 02 Р 7/78 !

I (53) УДк !

621. 3 16.7 1 (088. 8) О gN

8 упрогденип поиь!!до:"; 1

Дл

")

ПаЗОНОМ рЕГуа(ироаана3» f:f». Г(Г,:= f;.::,И»: . (:раэователи Вьшсщнены но тре:-".()азнс!".(!

В((И СХЕМЕа ПРИЧЕМ ОДН(1 ГРУГТГ((1 )И1;-О(-.РаЗС..

ВатЕЙЕЙа ПОЙКЛаОЧЕННай Ыа ОПЫ 1 :. (".<, ;= :",.(pQTQpG аЖ4<(ХрОННОХ О ЦБ1(а (,».3, (1!.!.„,. ".д. .< на е пеОВОЙ г"руппе и !)Орн пгы1 . Обмоток } pе1: —.У )

Ф азного трехобмоточного тра((с<(орма (ора, )

ДРУГан ТРУ!ГПа ПРЕОбРааозатз!(ЕИа 1(О(4=::,::.<ОЧЕ-нан анодамн к фаты ротора а(11(и;Гоонногс

«

ДВИГаТЕЛЯа ПОДСОЕРД11(-;На КО В" ГОРОЙ ГР )"17ЛЕ

BTQpE%bIX Обмсто(«а)1(QI. (ИГГ !«С1 О 2 1 а()) );1;О(„ матора ((а нулев ьге тз"Г 1": Групп в (1pн 1 н ь":». обмоток транс(рорма-.она соединен. 1:; ех(11;: собой через у!(О()(яиут уЯ цн»;. „ j(«- ДД",Д-(,-.-, Г-, Г)о мент, На фиг 1 ичобра1)<<ъа))«< (fo -.,:(1()

ОписьйаемОГО каскада с м();", :,<юо:" .: =- .(o.! инверторов," на фиг. =:=: с::: ма кас:.;:ад="

Вспомогательньгм дзига 1елем ПQ ": <11((*о тОка на фиг, 3 схе".:на Бас :.адд: в)<= и(! а

МОГательньГМ двигателем пе(.=:(Яенl)о)«о)

KB" HB (13иг, 4 - схема 1(ас1(ада (1 (Г, Г<=. схемой инверторсв. (-(а с . ема«o 1 1«Г(а)3) ьк1 ".(„; о. „; ( двигатель с фазнь(м ротором.;. 2:: 7 °,, Г( равляемьге статичес)(1(е 1(п3еоо(!газо !B !«««л.",), 8 9 — тванс((3орма I«op bi-, .1 . — ннд"! ."! а! = <-..= :.:

P элемент (например дрсссель); . 1 - c,;,:-:

) тема управления преосра = QRB. -!(((к(1«

Вспомогательньп(двигатель пес (Оян ° О! и

ТоКВ 1 3 " нгзависимыЙ 1 Ii(3 3»i)Yop р)егул !,.

МОЙ частОтьЦ 1 4 — вспомОГа: -.ль:-(ый

Гатель переменнОГО тОка,* 1 5= 2 (-- ;) !);-.)а.-.. лием ьге статически(а пресбразоватгл(1, 1 . з.-. полненные по (улевой схеме;,=- "=- тре,- фазный трехобмоточный Tpàiicôopìа гор.

В Основной схеме ОЛHcboBе«foгс ка:.. -:. да в цепь рогооа ас((нхрок((ого дв(п"атэ:я

1 Включены ущ.чл!31(яем ьге с "BTHче(г(ие !1р»;.ОбразОватели 2-7, выпол((ен (ь<е по ) ;:(е

Фазиой мостовой схем= ) яр((это 1 iiioBQ.:,:-,;.; зователи 2--4 объедине(iû в катодг у-;.-: Гр .: пу с общим положительным по(((осo;»f .:! H<,-— лучагот питание от трансформатора B. a преобразователи 5-7 o&e(11):.e«b в анод

Iwo группу с общим отридательнь(м до.по«.

CQM H ПОЛУЧа(ОТ IIMTBHHC O Г ) (3аисфOP

Описываемый каскад г(о основной схе-" ме при полно"! диапа оне регул!(р

Зиа,,г,)1!..„, „»5.. 1.3.. < д С, ((ОслЕ ЧЕ 0

) н

-". аК:(М OO"::аЗОК";а РЕГ-, IHPORàHHÅ СКОРОГ Н в -о..-»(сыкае((о(и ;B=)(Bäе осуществляется .З;.(-,.гс((Р",.(ВЕ )!(aHI(bi HPO! ИВΠ— Э..С, -вв од имо !) ). . (", и"-) ротора а с((их(3 о нного дв и

1«а . гля .

По сpBR(1гии1 с известив;„ ii вариантами

:АЙ((. в опись-..3аг(:(о(«(аскаде отсутствует

)3гуг! 3авг(я(е)(ый выг(ря()" нтеч!..) Toi(B ротора, однако ((!(вгрт((рова(Г((е Moil(BOOTH скольже—

Ь(IЯ O «У(((ЕС ГБГ(ЯЕТСЯ R НЕМ TBH жга Каи И B

) язве(Гных - (åìBК ABK со звеном постоянно(о 1oi(а..-.ттс до=-т(ггае гся спедиальнь(м оседл((ение:! Ивгобразоватглей 2-7 между собой и рстс «Ом двиГателя 1, .Гри кот()ром

1(с«о -111(к 11 oтивс - "-. д. C, — преобразова;=:. и 2= 7 (вкл. о г((ь! H"- з сбший контур по= стоян(!ого тска ),образован((ь(й(как в известных с;(емах АВ1<. Предварительным вьптрямленигм токе р=тсра с по. (Ошью неуправ— ляе:".Сго выг(ря ..<нтег(я). а нг(тосредс-твенно

B:<6>(Д

Д. Ь (Г(я каскад,. в со з 3г!(о>. постоянногo тока хо fri.)(:(i! обгспе !«вае Г уr òo(()of(()ûë и вертор— ны . рга(и.".< p<..боты про

)(

Р- )Го(;I T i)i!)- (! „-7 )! !. i! :i,! .Я с (TS Ц к <<

Иа)Г(Г(:,;;<.ен(;е Ро. :О-Ра двигателЯ 1а ПРеодслевая прoäiцво =, э„д,: . Поеобг(азователей

2... В) 13bKG= & !.. -,)Ог! Е(«ана(г ";-О(R )IO Ггсгсбра зовате!В(м и по Обмстг(ам рGTopB в после дсвательности, опредсляемой чередованием (п(1зн ь\х нап1оЯ;.;(гний )1отопн (.(х объ -сток .:(ри по:-..:. .денни тока в обмотках ротора !, fB1(f- g "—; »->I() f «,„-;;: в((на е«!«1 (о(лент и -;)реодоле» вая QQI-po!"ивг(гк(г расочего ме- анизма, раз=

; СГ(ЯЕТС, До:; 111(11::<(аДЬ((ОИ <.КОРСО(на ОПРЕДЕхвяе!",Qf(величинои (ретиво =. з. д. с. ПреОб,6:гя:Bÿï -(ения скс(.„.;с(11 1(ас. :-:--да несб=-(сднмо с Г(о(:io(I!. - "1 сис-:.-емbi 1 . правления о.,:.::овременно н рог(о(ад(.-ОГ(а!) Ьнс» уменьшить

="<«)Ч)))) (-; (т!)О«««)..9 .. Э (а (. i 3ЕСб .<)З «Ва т : Ч.=)13 О, < !Си у" IC((I„.UI)=))H() 1(ДО )- O B д этих Гфеоб(3аз(3 3атгг(гй(до 11 ля сI(срОсть пв11 а I B)" 1 возрастет дс макси .;!ального а(йЧ"))()(Г) i„l"")С! ")R )ЧЧги)аи CG.!») Кае)(апа ВОЗ

Мох«(О ГЯЗii<" (-CTI<(ЧЕС(ФМЕ"! i HОГО ут(РаВЛЕ— сия пргооразо: атглями 2-7, 5 1.5235 када делесообрвзно применение модификвции основной схемы с включением в контур постоянного тока вспомогательного двигателя 12 постоянного тока, жестко свяэвнного с валом главного всинхронного

d двигателя 1 (см. фиг. 2). Работа этого каскада аналогична работе каскада по основной схеме с тем отличием, что при умень— шенин противо - э. д. с. преобрвэоввтелей

2-7 до нуля скорость привода увеличивается только до половины номинвльног о э»вче. ния. Для последуюшего подъемв скорости (вплоть до максимальной) преобрвэоввтели

2-7 переводятся в выпрямительный режим.

В каскаде с вспомогательной машиной постоянного тока двигатель 12 работает с Ib неизменным возбуждением и при любой скорости привода рвэвиввет двигательный момент, возврвшвя часть энергии скольжения нв Ъвл каскада. При применении этого квсквдв для приводв механизмов с постоянным ЯЮ моментом нагрузки габаритная. мошность каждого иэ двигателей 1 и 12 может быть равна лишь половине номинальной мошности на валу, в суммарная габаритная мбшность преобразователей 2-7 по сравнению с основ- Щ ной схемой описываемого квсквдв равной мошности может бьггь уменьшена в двв рвзв, при этом также уменьшается величинв реактивной мошности, потребляемой каскадом иэ сети. 36

При использовании модификации квсквдв с вспомогвтель»ой машиной .постоянного тока для привода механизмов с вентиляторным моментом мошность преобразователей 2-7 и двигвтеля 12 постоянного тока может gd быть еше более снижена и составлять всего

25% мошности нагрузки. В этом случае мощность двигателя 1 должна составлять не менее 75% мош»ости нагрузки. . Работа каскада при вентиляторном момен»Ю те осушествляется следуюшим образом.

Перед пуском устройства двигатель 1 должен бьггь отключен от сети. Преобразователи 2-7 с двигателем 12 образуют в этот момент систему: управляемый выпря- 45 ,митель — двигатель постоянного тока.

При увеличении напряжения преобрвэоввтелей 2-7 до половинь; их номинальных значении скорость дьигателя 1 2 и, следо— ввтельно, скорость всего устройства также 60 возрастает примерно дс половины номинальной, При этой скорости двигатель 1 2 рвзви вает свой»о ли»аль»ый момент, равный примерно 25;о момента»агрузки. Для увеличения скорости включают двигатель 1 и одновременно меняют знак э. д. с. преобразователей 2-7 нв противоположный.

Г

В даль»ейшем скорость привода регулируется как в каскаде с вспомогатель»ьм двигателем постоянного тока. Ю

HAIR мощных быстроходных двухдвигвтельных приводов применение касквдв с вспомогвтельным двигателем постоянного токе огрвничено предельной мошностью двигателя .

12 для данной максимальной скорости врвшения. Лля повышения предельной мошности быстроходных двухдвигвтельных приводов предпочтительно применять модификвпию ооновной схемы квсквдв с включением в контур посгоянного тока независимого инверторв 1Э, с выхода которого получает питание вспомогательный двигатель 14 переменного тока (см. фиг. 3), Регулирование скорости в каскаде с вспомогвтельным двигателем переменпого тока в отношении воздействия нв преобразователи

2-7 аналогично для квсквдв с вспомогвтельным двигвтелем постоянного тока и, кроме того, пропордионвль»о увеличению скорости приводв должнв увеличиввться выходная чвототв инверторв 1Э.

Упомянутые квсквды в контуре выпрямлея ного тока роторв содержат преобразователи

2-7, выполненные по трехфвзной мостовой схеме. Такие каскады предназначены в основном для мошных приводов с относительно большим дивпвзоиом регулирования или в случае применения асинхронных двигвтелей с высоким напряжением ротора. При небольшой глубине регулирования для упрошения приводв наиболее пелосообрвзно применение еше одной модификвпии основной схемы квскада, в которой вместо мостовых преобразователей 2-7 применены преобрезоввтели 15-20, вьпюл»енные по нулевым схемам; вместо двух трвнсформвторсв 8, 9 применен один трехобмоточный трансформатор 21, в замкнутый контур постоянного тока образуется при соеди»е»ии нулевых то— чек вторичных обмоток трансформатора 21 через индуктивный элемент 10.

Регулирование скорости в этом каскаде осушествляется так же, как .и в описанных схемах, т. е. изменением величины противоэ.д. с. преобразователей 15-20.

Ф ормула изобретения

1. Асинхронный ве»тильный каскад со звеном постоянного тока, состояший из асинхронного двигателя с фаз»ым ротором и упрввляемых нереверсивных статических преобрвзоввтелей с индуктивным элементом, выполненных по трехфазной мостовой схеме, о т л и ч а ю ш и Й с я тем, что, с келью снижения мош»ости и габаритов преобразователей тока ротора и повышения к. п, д. привода, управляемые статические преобразователи объединены в две группы, по три преобразователя в каждой группе, причем

7 515235; 8 катодная группа обьединена положительны- к выходу которспо подключены обмотки ста- ми полюсами, анодная группа объединенаот- ðà вспомогательного двигателя переменнорицательными полюсами, при этом к каждой го тока, вал которого жестко связан с вафазе ротора асинхронного двигателя подклю-,лом главного двигателя с фазиым ротором. чено по рдиому преобразователю из анодной и катодной групп, а индуктивный элемент 4. Каскад по пп. 1-3, о т л и ч а ювключен между общим положительным полю- ш и и с я тем, что, с пелью упрошения сом катодиой группы и общимотрицательным приводов с малым диапазоном регулнроваполюсом анодиой группы преобразователей ния, статические преобразователи выполне-, 2 Каскад по п. 1, о т л и ч а ю ш н й.l ны о трехфазной нулевой схеме, причем

lO ея я тем, что, с делью снижения устанков одна группа преобразователей, подключенленной мощности щюобразователей н повь . ная катодами к фазам ротора синхронношения созЧ каскада, в цепь выпрямленно- ro двигателя, подсоедннена к первой групго тока каскада включен вспомогательный пе вторичных обмоток трехфазного трехобдвнгатель постоянного тока, вал которого моточного. трансфоуматора, другая группа жестко связан с валом асинхронного aspera- преобразователей, подключенная анодами к

IS . теля с фазным ротором. фазам ротора асинхронного двигателя,, под3. Каскад по . 1, о т л н ч а ю ш и й- соединена ко второй группе вторичных обс я тем, что, с пелью повышения предель» > моток -упомянутого трансформатора, а нуленой мощности привода при увеличенной ча- вые точки групп вторичных обмоток транстоте вращения, в дель выпрямленного тъ- сформатора соединены между собой через

2С ка каскада включен независимый ннвертор, упомянутый индуктивный элемент.