Регулируемый электропривод переменного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Завалено о81276 (21) 24 28388/24-11 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

< 69132О

Союз Советских

Социалистических

Республик (51)М. Кл г

В 60 L 11/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК625, 282...843.6-83 (088.8) Опубликовано 151079.. Бюллетень Йо38

Дата. опубликования описания 1 1079 (72) Авторы изобретения

A.Ä.Còåïàíîâ, В.A.Íîâèêîâ, В.A.Ïðå÷èññêèé, В,А. Чернышов и В.И.ТроФименко (54 ) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

Изобретение относится к области электротехники, а именно к автономному электропроводу транспортных средств — тепловозов, газотурбовозов, азтопоездов, схемы которых выполнены на переменном токе с непосредственным присоединением тяговых асинхронных двигателей к зажимам синхронного генератора беэ промежуточных преобразователей и устройств.

Известны регулируемые электроприводы переменного тока, не содержащие промежуточных преобразователей между генератором и двигателями, скорость которых изменяется ступенчато при переключении чисел полюсов машин (1) и (2), Эти электроприводы переменного тока имеют сложную многоприводную систему передачи электрической мощности, что усложняет схему и снижает ее надежность.

Известен также регулируемый электропривод переменного тока, содержащий синхронный генератор с несколькими m-фазными обмотками статора, приводимый во вращение первичным двигателем и асинхронные дзига» тели, подключенные к генерато(у (3) .

Скорость вращения электропрнвода изменяется при регулировании скорости в ращения первичного двигателя и пе1 еключаниях чисел полюсов элек трическ их машин. Одновременно с переключением секций обмотки возбуждения, при изменении числа полюсов генератора, трехфазные обмотки переключаются взаимно согласно и встречно. недостатком укаэанного прййода является то,что скоростной диапазон не может быть широким, так как число переключений полюсов не превосходит одного-двух из-за черезмерного возрастания scca. коммутационной аппаратуры и самих электрических машин привода. Переключение полюсов . электрических машин связано с коммутацией силовой цепи статора, передаю щей мощность от генератора к двигателям, что приводит к исчезновению силы тяги в процессе переключения

25 и к броскам токов и моментов в начале и конце такого переключения. Кроме того, в указанном электропрнводе подключение.нескольких асинхронных двигателей к питающему их синхронному генератору производится параллель691320

55 но к одним и тем же клеммам, что вы зывает неравномерность в распределении токовых и моментных нагрузок между отдельными асинхронными двигателями,объясняемую жесткостью их механических характеристик, а также снижает надежность- и экономичность работы привода.

Целью изобретения является расширение скоростного диапазона электропривода, повышение его надежности и экономичности.

Укаэанная цель достигается тем, что соседние обмотки статора гене ратора взаимно смещены по окружности

Б »

его расточки на „„пазов (где

Z - число пазов статора генератора, m - число фаз, n - число обмоток ста.— тора, С вЂ” 1, 2; 3... — целое число, определяющее период повторения обмоток статора по его окружности, В =

1,2,3.;. - целое число, определяющее взаимный фазовый сдвиг ЭДС обмоток статора), фаза каждой обмотки cTàòopa, смещена относительно соседней фазы этой, же обмотки по окружности ст тора на — пазов и состоит иэ неCm скольких секционных групп, взаимно смещеннйх по окружности расточки, каждая относительно соседней на одно и то же число пазов, и каждая сект;ионная группа состоит иэ q размещенных в соседних пазах секций (где с>= "„„ ж- число секционных групп),. а колйчество т — фаэных двигателей, подключенных к генератору, равно или кратно числу обмоток генератора и число двигателей, подключенных к каждой из обмоток, одинаковo, а также тем, что асинхронные двигатели выполнены полюсно-переключаемыми.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема привода для числа фаз m=3 и числа обмоток n=2; на фиг.2 — схема размещения обмоток статора генератора в пазах при числе пазов z = 24, числе секционных групп k=2 в каждой фазе и числе секций ц=2 в каждой секционной группе..

Устройство содержит синхронный генератор 1 с двумя трехфазными обМоТКаМН 2 и 3 статора, приводимый во вращение первичным,цвигателем 4.

Об чотки 2 и 3 статора генератора

1 4тодключены к трехфазным обмотав|.

5 статоров асинхронных двигателей 6. устройство содержит также реверсоры отключатели двигателей (на чертеже не показаны). Количество двигателей б, подключенных к каждой из обмоток

2,3 генератора 1, одинаково и равно числу его обмоток.

Переключение полюсов гене 5атора

1 происходит при переключении числа

> полюсов его обмоток возбуждения 7, 8 за счет изменения направления тока в обмотке 8, при переключении контактной группы 9, собранной по мостовой схеме. Обмотки статора с выводами А1, В, С, Х, У1 Е и

A2f В, + Х, У, Е размещены в пазах 10-33. Обмотка с выводами

A g В, С 1, Х, У смещена по ок ружности его расточки относительно

1О ОбмОтки с вывОдами А В g С р Х27

В 1 3 24

У на угол ), = = =12 пазом

1 CIIIII a g g при значениях Z = 2 4, m = 3. n = 2 °

Для рассма.триваемых чисЕл пар по15 люсов (Р = 1, Р = 4) не имеющих общего делителя, число С может быть выбрано только равным единице. Числр В, определяющее фазовый сдвиг выбрано равным трем, чтобы обеспечить отсутствие фазового сдвига ЭДС обмотки 2,3 при одном из чисел полюсов (2Р— 8), При этом числа полюсов (2Р = -2) фазовый сдвиг

k равен 180 эл.град. Возможно принять

25 и другие значения фазовых сдвигов, соответствующие целым значениям В, от 1 до m, Тогда схема обмоток 2 и 3 соответственно изменится ° .

Фаза каждой обмотки смещена отно3О сительно соседней фазы этой же обмотки по окружности статора на уголА1=

2 .— = -+=8 пазам и сосТОНТ из двух секционййх групп, взаимно смещенных по окружности статора на уголА = 6 па35 зам, Указанное смещение обеспечивает получение приемлимых обмоточных коэффициентов для рабочих чисел полюсов. и удовлетворительного гармонического: спектра н.с. Каждая секционная группа .,4() состоит из q размещенных в соседних пазах секций,. где а.=, = + = 2, сапк,t 3.?

Устройство работает следующим образом.

При возбуждении синхронного генераТора 1 постоянным током по обмоткам

7,8 возбуждения в его трехфаэных обмот.ках 2,3 создаются ЭДС, вызывающие токи в обмотках 5 статоров асинхронных двигателей 6. Асинхронные двигатели б начинают вращатЬся с частотой, определяемой частотой тока ста.тора, их числом пар полюсов и . скольжением статора,относительно его поля. При отсутствии переключений чисел полюсов электрических машин скоростной диапазон привода будет равен диапазону изменения частоты вращения пер вичного двигателя .4. Преимуществом предлагаемого электропривода является возможность Осуществления переключений чисел полюсов посредством переключения обмоток 7, 8 возбужпения (фиг.1) . При этом диапазон изменения скорости асинхронных двигателей б

691320

Формула изобертения привода расширяется при том же диапазоне частот вращения первичного двигателя. При переключении чисел полюсов в предложенной схеме не возникает необходимости в коммутации силовой цепи обмоток 2, 3 статора и двигателей 5, 6, так как каждая из обмоток

2, 3 статора имеет приемлемые обмоточные коэффициенты при нескольких числах полюсов обмоток 7, 8 возбуждения, что оказывается невозможным в случае выполнения статорной обмотки с малым числом Фаз. Выполнение обмотки статора генератора 1, состоящ из и обмоток, фаза каждой из которых состоит из к секционных групп, приводит к уменьшению в кп раз геометрического угла, занимаемого проводниками данной секционной группы фазы, что обеспечивает приемлемые значения коэффициентов распределенйя для всех чисел полюсов, меньших чисел knm.

Влияние повторения обмотки 2, 3 статора по его окружности на обмоточный коэффициент может быть учтено коэффициентом группировки, который будет равен единице для каждого из. рабочих чисел полюсов обмотки, если число повторений будет равно общему делителю для этих чисел пар полюсов.

Взаимное смещение секционНых групп учитывается введением дополнительного обмоточного коэффициента сдвига.

Эффект выравнивания распред пения нагрузок между отдельными асинхронными двигателями 6, питаемыми от самостоятельных обмоток 2, 3 статс,а генератора, обьясняется тем, что, с учетом внутреннего падения напряже" ния в каждой из обмоток 2.3 генератора 1, напряжения на зажимах. этих обмоток не будут одинайовыми при разной загрузке их токами асинхронных двигателей. Меньшее напряжение будет у той обмотки, которая питает более нагруженный двигатель, что приводит к самовыравниванию распределителя токовых и моментных нагрузок между двигателями. Электропривод обеспечивает расширение скоростного диапазона, снижение веса и габари« тов, повышение надежности и экономичности. Эффект выравнивания распределения нагрузок сохраняется как при наличии переключений полюсов электрических машчн привода,. так и без него.

2. Регулируемый алектропривод по

4О п.1, отличающийся тем, что| асинхронные двигатели выполнены полюсно-переключаемыми.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

45 1. Патент Великобритании Р 1064772, кл. Н 2 А, 1964.

2. Патент Вели Србритании 9 1067070, кл. Н 2 А, 1974. О 3. Рудаков Б.В., Семенов Н.П., Сумаков Б.А, Двухчастотный синхронный генератор и многоскоростной асинхронный двигатель для передвижных устано» вок. Энергетика, 1967, 9 5 (npo"

5 . тотип) °

1. Регулируемый электропривод переменного тока, содержащий синхронный генератор с несколькими m фаэны5 ми обмотками статора, приводимый во вращение первичным двигателем, и асинхронные двигатели, подключенные к генератору, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения

)p скоростного диапазона электропривода, повышения его надежности и экономичности, соседние обмотки стаей тора генератора взаимно смещены по окружности его расточки на .Д - пазов 5 7где Е - число пазов статора генератора, m — число фаэ, n — число обмоток статора, С 1,2,.3... " целое число, определяющее период повторения обмоток статора по его окруж2О ности, В = 1,2,3... - целое число определяющее взаимный фазовый сдвиг

ЭДС обмоток статора), фаза каждой обмотки статора смещена относительНо соседней фазы этой же жмотки по окружности статора на „, пазов

2 и состоит из нескольких секцйонный групп, взаимно смещенных по окружности расточки, каждая относительно соседней на одно и то же число пазов и каЖдая секционная группа

Çp состоит из q размещенных в соседних пазах секций (гдето = „, к - число секционных групп), а количество

m-Фазных двигателей, подключенных к генератору, равно или -кратно числу

35 обмоток генератора и число двигателей, подключенных к каждой из обмоток, одинаково.

691320

8g

ФиФ. Л ocтавитель Н.Лысяков

Техоед Л.Алферова КОРРектоР, Ю.Макаренко

Редактор Л.Гамбург

Филиал ППП патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6126/11 Тираж 804 ° Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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