Электропривод с автономным питанием

 

о и и -е (1 11 5I 6I65

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.11.72 (21) 1849569/24-7 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 04.10.76 (51) М. Кл е Н 02Р 7/48

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. М. Олешкевич и В. И. 111афранский (71) Заявитель

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С АВТОНОМНЫМ ПИТАНИЕМ

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам переменного тока.

Известны электроприводы со ступенчатым управлением асинхронным двигателем в трехфазных системах: асинхронный генератор— многоскоростной асинхронный двигатель и двухчастотный синхронный генератор — многоскоростной аси нхрон ный двигатель.

Известен электролривод со ступенчатым у1правлением многофазным асинхронным двигателем путем переключения числа полюсов в автономной мнотофазной полюсно-переключаемой системе синхронный генератор — асинхронный двигатель. Силовые обмотки электрических машин в этой системе состоят из ряда секций, число которых равно или кратно числу фаз системы, сдвинутых в пространстве на одинаковые углы. Синхронный генератор имеет обмотку возбуждения, позволяющую путем сравнительно несложных переключений получить несколько различных чисел пар полюсов.

Изменение числа, полюсов двигателя и генератора осуществляется без переключений в силовых цепях за счет изменения числа полюсов только обмотки возбуждения генератора.

Известные электроприводы не позволяют получить число ступеней частоты вращения асинхронного двигателя больше числа ступеней полюсности синхронного .генератора. Диапазон изменения частоты вращения двигателя определяется диапазоном изменения чисел полюсов генератора. Поэтому при регулировании частоты вращения в широки. пределах значительно возрастают габариты и вес генератора.

Целью изобретения является увеличение числа ступеней частоты вращения асинхронного двигателя в многофазнои полюсно-перец .ключаемой системе à — Д при заданном числе сту1пеней полюсности синхронного генератора, а также расширения дпа|пазона регулирования частоты вращения асинхронного двигателя при заданном диапазоне изменения

15 чисел полюсов генератора, а следовательно, и при неизменных габаритах генератора.

Сущность изобретения состоит в том, что для увеличения числа сту пеней и расширения диапазона регулирования частоты вращения

20 асинхронного двигателя переключают фазные обмогки последнего, изменяя порядок, в котором они присоединяются к фазам генератора.

Пусть от генератора, обмотка которого соединена в «звезду» или «многоугольник», пита25 ется двигатель с соединением обмоток в «чередующуюся звезду» (в одну точку соединены начала четных и концы нечетных фаз) или в «чередующпйся многоугольник», При этом от следующих друг за другом фаз генератора

30 питаются следующие друг за другом фазы

516165 сдвинутые друг относительно друга на т

5 (m — число фаз системы). Обозначим начала следующих друг за другом фаз буквами в алфавитном порядке А, В, С, D, Е, F. Тогда от фазы А генератора питается фаза А двигателя, от фазы  — В, от фазы С вЂ” С, от фазы 10

D — D, от фазы Š— Е, от фазы F — F, где

В, D,F — концы фазных обмоток двигателя.

m m нитного поля двигателя при — )р„— )2р„и

2 2

15 — ) 3p> соответственно в (2), (4) и (6) 9-, р — . т

a„zn ) nz

Рд — 2 — 2 — Р (2) сгвующих выражениях магнитное поле двига25 теля,пульсирует.

Таким образом, в т-фазной системе может быть получено число ступеней частоты

Hpamения двитателя больше числа ступеней полюсности генератора. На|пример, при час30 тоте вращения генератора 1500 об/мин. В двенадцати фазной системе при трех ступенях полюсности генератора может быть получено

8 ступеней частоты:вращения двигателя, а в шестифазной системе при двух ступенях по35 люсности генератора — 4 ступени частоты вращения.

На фиг. 1 и 2 представлены схемы соединения обмоток шестифазных полюсно-переключаемых синхронного генератора и асин40 хронного двигателя; на фиг. 3 — схема цепей управления контакторами; на фиг. 4 и 5— схемы, имеющие место при различных положениях командоконтроллера.

На указанных схемах А, В, С, D, Е, F — на45 чала статорных обмоток, В, D, F — концы;

КК вЂ” командоконтроллер, К, 1К, 2К вЂ” катушки и контакты контакторов.

На схемах изображена обмотка возбуждения генератора, позволяющая получать число

50 пар полюсов генератора, равным 1 и 2 путем переключения контакторов 1К и 2К.

Изображенные на фиг. 1 и 4 схемы поясняют переключения фазных обмоток и обмоток возбуждения генератора при соединении

55 обмотки двигателя в «звезду», а на фиг. 2 и

5 — при соединении ее в «многоугольник».

В первом положении командоконтроллера

КК (фиг. 1 и 2) включен контактор 1К, контактор К отключен. Этому соответствует по60 ясняющая схема, приводимая на фиг. 4, а (5,a). Число пар полюсов обмотки возбуждения генератора р,=1. Схема соединения силовых обмоток «многоугольник» вЂ” «чередующаяся звезда» («многоугольник» вЂ” «чередующий65 ся многоугольник»). Число пар полюсов двиа число его пар полюсов я m u

Р= 2, = 2 — 2Р (4) 3 двигателя. Под следующими .друг за другом фазами подразумеваются фазные обмотки, 360о

В зависимости от числа полюсов обмотки возбуждения генератора (р ) изменяется угол сдвига фазных токов двигателя. В общем случае он равен:

Число пол|осов двигателя при этом

До пустим, что переключения BblllIQJIHeíû таким образом, что от фа э генератора, сдвину360 тых на .2, питаются две фазы двигателя, m

360 сдвинутые на . Тогда схема соединения

2 фазных обмоток двигателя может быть названа «двойной чередующейся звездой», В рассматриваемой шестифазной системе: от фазы А генератора питаются фазы А и

D двигателя, от фазы  — В и Е, от фазы С вЂ” С и F, (А, С, Š— фазы генератора, оси которых

360 сдвинуты, друг относительно друга на 2);

А и D, В и Е, С и F — питающиеся от каждой фазы генератора 2 фазы двигателя, 360 сдвинутые дру|г от|носительно друга IHB

При таком соединении обмоток угол сдвига фазных токов в зависимости от числа полюсов генератора изменяется по закону:

2-. ад„— . Рр — zz, Ш

При большем числе фаз аналогичным образом могут быть получены другие схемы, где от каждой из фаз генератора, сдвинутых друг

360 относительно друга на — 3, питаются 3 фат зы двигателя, сдвинутые друг относительно

360 друга на (схема «тройная чередующая3

4 ся звезда»), При этом угол сдвига фазных токов станет равным

2z: zz, — Р— "

3 а число его пар полюсов я m т

2 : 2 (6) Как показывает гармонический анализ магосновная гармоника поля двигателя вращается в одном на правлении, а при

m m т — :-Р—,(2pv и — (Зр, — в противополож2 2 2

m u т ном. При — =Р,; — =2р, и —,=Зр, в соответ2 2 2

516165

15

40

360 360 и т.д.

3 4

45 гателя в соответствии с (2) p — — 2, а частота вращения поля п =n — = — и.

1 л — г r.

Р,, 2

Во втором положении командоконтроллера включены контакторы 1К и К. Этому соответствует поясняющая схема фиг. 4, б (5, б) . Число пар полюсов обмотки возбуждения генератора равно р,=1. Схема соединения силовых обмоток «многоугольник» вЂ” «двойная чередующаяся звезда». Число пар полюсов двигателя в соответствии с (4) р =l.

Таким образом, частота вращения поля двигателя п,=п,.

В третьем положении командоконтроллера включен,контактор 2К, контактор К отключен. Этому соответствует схема на фиг. 4. в (5, в).

Число пар полюсов генератора р„=2. Схема соединения силовых обмоток «многоугольник» вЂ” «чередующаяся звезда» («многоугольник» вЂ” «чередующийся многоугольник») . Число пар полюсов двигателя в соответствии с (2) рд — — 1, а частота вращения поля двигателя п„=2п„.

В четвертом положении командоконтроллера КК включены контакторы К и 2К. Этому соответствует схема фиг. 4, г (5, г), Число пар полюсов генератора р,=2. Схема соединения силовых обмоток «многоугольник» вЂ” «двойная чередующаяся звезда». Число пар,полюсов двигателя в соответствии с (4) p =1, а частота вращения поля n„= — 2n„. Направление вращения обратное по сравнению с предыдуm шими случаями, так как — (2рг.

Преимущества предлагаемого электропривода для управления частотой вращения асинхронного двигателя в автономной многофаз ной системе à — Д перемен ного тока состоят в следующем.

Применение дополнительных несложных переключений в силовых цепях позволяет уменьшить число ступеней полюсно-переключаемой обмотки возбуждения синхронного генератора при заданном числе ступеней частоты вращения двигателя, увеличить число ступеней частоты вращения двигателя,при заданном числе ступеней полюсности .генератора. При неизменном диапазоне изменения частоты вращения двигателя возможно уменьшение диапазона изменения чисел полюсов генератора, что приводит к снижению его веса. Переключение числа, полюсов генератора осуществляется только в цепях его обмотки возбуждения. Это существенно упрощает управление системой по сравнению с трехфазной системой многочастотный синхронный генератор — многоскоростной асинхронный двигатель.

В ряде случаев выполнение системы возможно на базе серийных электрических машин переменного тока.

Формула изобретения

Электропривод с автономным питанием, содержащий асинхронный двигатель и синхронный генератор с полюсно-переключаемой обмоткой возбуждения, в котором обмотки упомянутых электрических машин состоят из m секций, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения двигателя ври заданном числе ступеней полюсности генератора, в силовые цепи введен коммутатор, через контакты которого соединены секции генератора с секциями двигателя, причем начала (концы) фаз двигателя подключены по порядку к фазам

360 360

1 )

m IIL генератора, сдвинутым на

360 — .4 и т. д., и к каждой из них подключеm ны две, три, четыре и т. д. фазы двигателя, 360 сдвинутые друг относительно друга на

516165 г

Фиг 1 к Фиг.2 синхронный гни;жгтпр ун>р ти;Й гикаратвр

Acvi i:цопт й

;"А:: wrens дд я;юаня iu

g_#_uMI778/16

КК 1 2ЯФ

- + 7 (Ф

) 516165 а) N S N с, 1

N S N фиг, з

Составитель В. Кузнецова

Техред T. Курилко

Редактор В. Левятов

Корректор А. Степанова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2069/1 Изд. ¹ 1643 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5