Синхронный электродвигатель

 

Союз Советекии

Социалистические

Республик (6() Дополиительиое K 3BT. свид-Bf— (22)Заявлено 07,08.78 (2I ) 2652460/24-07 (5) jЯ, (д.

Н 02 К 19/06 с присоединением заявки ¹â€”

Гасударственный квинтет

СССР (23) Приоритет— ае далем нзебретеиий н втерытнй

Опубликовано 30.07.80, ок ллетеиь ¹ 28

Дата опубликования описания Q2.QS.SQ (53) УД 621.313. . 323(088. S) (72) Авторы изобретения

Н. Н. Голиков и И. М. Черкасов

Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики Чебоксарского производственног о объединения "Промприбор (71) Заявитель (54) СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОЛБИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным электродвигателям с устройством контроля частоты вращения и защиты и может найти применение в различных областях народного хозяйства, например, в приводе исполни5 тельных механизмов постоянной частоты вращения.

Известны электродвигатели, содержащие устройство контроля частоты вращения в виде постоянного магнита, геркона и электронной схемы (1).

Недостатком такой конструкции, является наличие постоянного магнита и геркона, который является недостаточно падеж- т ным элементом, с ограниченным числом циклов коммутаций.

Наиболее близкими к предлагаемому являются синхронные электродвигатели, содержащие pm;op с зубцами, статор с полюсами, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы, и многофазными обмотками,. фазы которых содержат цараллельные ветви, выполненные из отдельных катушек, размещенных на одноименных и диаметрально противоположных полюсах и соединенных последовательно между co6o$i и вентилем, причем вентили в параллельных ветвях включены встречно f2), Ф

Недостатком такой конструкции является то, что она не позволяет контролировать частоту вращения и защиты непосредственно в двигателе, а требует установки специальных. устройств, которые выполняют эту функцию раздельно, что ограничиваеь функциональные возможности двигателя.

Бель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспе чения получения сигнала отклонения частоты вращения от синхронной, а также повышение надежности и упрощение конструкции, Поставленная цель достигается тем, что параллельные ветви фаз с вентилем одного направления соединены в две звезды, между общими точками которых вклтоJ чен резисторный шунт, 752644

При этом, с целью обеспечения темпе ратурной защиты двигателя, резисторный шунт выполнен в виде моста, в плечи которого включены терм осопротивления, например, позисторы.

Кроме того, с целью повышения чувствительности температурной зашиты, термосопротивления включены в противоположные плечи моста, при этом термосопротивления выполнены с температурным 10 коэффициентом противоположного знака.

На фиг, 1 представлена электрическая схема включения обмоток двигателя и реэисторного шунта; на фиг. 2 — электриче15 ская схема шунта в виде моста, а на фиг. 3 - электрическая схема электродвигателя и устройства измерения частоты враш ения.

Синхронный электродвигатель содержит ,обмотку, каждая фаза 1> 2 и 3 котор о ой 20, содержит параллельные ветви 4 и 5„

5 в каждой из которых включены катушк н 6 и 7 и вентили " и 9, включенные встре..но, Параллельные ветви 4 и 5 фаз 1, 2 и 3 с вентилями 8 и 9 одного направления соединены в две звезды с нулевыми точками 10 и 11, между которыми включен шунт 12, Шунт 12 может быть выполнен B виде моста 1 3 (фиг. 2 ), в пле 30 чи которого включены термосопротивления 14.

Термосопротивления 14 могут быть включены в противоположные плечи моста ., 13 и вы 1олнены ачтиподными, т.е. с про35 тивоположно иэм еняющимся сопротивлением при иэмейении температуры„

Для выявления отклонения частоты врашения от заданной может быть использована схема контроля, содержашая усили40 тель 15, стабилитрон 16; транзисторный ключ 17, реле 18 с контактом 19, выпрямитель 20, переменное сопротивление

21, инерционное звено иэ сопротивления

22 и конденсатора 23, источник 24.

При работе электродвигателя с синхронной скоростью на измерительном шунте

12 имеется постоянная составляюшая напряжения с пульсацией с частотой 300 П, При выходе ротора электродвигателя на жесткий упор (выход из синхронизма) на измерительном шунте 12 выделяется переменная составляюшая напряжения, которая имеет явно выраженную частоту 50 Гц.

Увеличение переменной составляющей на

55 шунте 12 происходит в связи с тем, что в синхронном электродвигателе всегда имеется пространственная асимметрия, а вследствие этого н магнитная, так как выполнить электродвигатель полностью симметричным практически не удается.

При выходе ротора электродвигателя на жесткий упор, токи в параллельных ветвях 4 и 5 из-за различногo сопротивления магнитных цепей, имеют некоторое отличие, причем проводимость магнитной цепи каждого полюса изменяется по закону, определяемому колебаниями ротора, амплитуда которых зависит от жесткости упора и суммарного момента инерции нагрузки и ротора.

При выходе ротора электродвигателя на жесткий упор (момент нагрузки превышает максимальный синхронный момент двигателя) на измерительном шунте 12 появляется переменная составляющая, по величине в два-три раза большая, чем гри нормальной работе электродвигателя и при асимметрии сетевого напряжения в пределах допустимых в эксплуатации величин.

При коротком замыкании на землю, межфазном замыкании и при обрыве одной фазы питания двигателя, на измерительном шунте 12 также появляется значительная переменная составляюшая напряжения.

Необходимость, выключения электродви« гателя прн выходе его из синхронизма (в приводе электрического исполнительного механизма) вызвана тем, что в режиме с заторможенным ротором, т.е. при нагрузке на валу, превышающей макси- мальный синхронный момент, развиваемый электродвигателем, возникает энакопеременный момент, который приводит к повышенному механическому износу элементов редуктора привода, и как следствиек уменьшению его срока службы, Следуег также отметить, что .в данной схеме формируется аварийный сигнал не только при выходе электродвигателя из синхронизма, но и при других аварийных ситуациях, таких как обрыв фазы 1, 2 и 3 и коротких замыканиях на землю и междуфаэных, С целью обеспечения температурной зашиты электродвигателя, в качестве измерительного шунта 12 может быть использован мост 13, составленный из сопротивлений, причем в одно или в два противоположных плеча моста 13 введены термосопротивления 14 (фиг. 2).

В исходном состоянии, т.е. при работе электродвигателя в нормальном режиме, мост 13 сбалансирован и величина выходного сигнала усилителя 15 меньше уровня стабилитрона 16. Выходной тран752644 6 зисторный ключ 17 находится в зак ыакры- ми, на внутренней поверхности кото ых том состоянии и сигнал отключения элек родвигатепя отсутств ет. П лект- выполнены з бцы, и мног а ь лек у, оф зн ми обмоттемпературы в обмо у . ри увеличении ками фазы ко, ф оторых содержат параплепьры в о мотках ипи подшипниках ные ветви выпо электродвигателя све х до с т одвигатепя сверх допустимой, ве- катушек, размещенных на одноименных личина термосопротивлений 14 ся, вследствие чег б изменяет- и диамет апьно п е чего раз апансируется р противоположных полюсах и соединенных последовательно между соравновесие моста 1" и напряжение на бОЙ и вентилем п выходе усилителя 15 ой и вентилем, причем вентили в парапдостигнет уровня пепьных в вя. пробоя стабипитрона 1 6, .х ветвях вкпючены встречно, о т10 пичающийсятем что с еп

Выходной транзисторный кпюч 17 не- расширения функциональных возможностей реходит в открытое состояние ние и реле путем Обеспечения получения сигнапа

18 срабатывает о к ткпючая эпектродви. Откпонения частоты вращения от синхронной, а также повышения надежности и

Аналогичное збал ра ансирование схемы У"РощениЯ конс РУкцни паРаппепьные в

15 производится п ри установке термосопро- ви фаз с вентилем одного направпения тивпений 14 в и оти р вопопожные ппечи мос соединены в две звезды, междУ Общими

TG 1 3, и и этОм те м р р осопротивпения 13 точками котоРых включен РезистоРный должны быть антиподны. шунт.

Дпя выключения эпектродвигатепя, при >О 2, Эпектродвигатепь по и. 1, о т и ивыходе его из сннхронизма, контакт 19 ч а ю шийся тем, что, с цепью обесреле 18 может быть включен поспедова- "е енин темп-РатУРной защиты двигатепи, тельно с изме ительным

-Р шунтом 12. резисторный.шунт выполнен в виде моста, При размыкании конта чта 1 9 Обмотки B ппечи котоРого вкдючены тРРмосопРО» электродвигателя Обесточиваются. 25 тивпения, например, позисторы. устройство позвопяет поЧ редпага ем ое 3, Зпектродвнгатепь по п. 2. о т л и» пучить сигнал выхода из синхронизма т а ю щ и и я с тем, что, с целью повыэпектродвигатепя п ичем р простым пер шеш я у т те н ти те ператуpной кпючением обмоток а. также получить защиты, термосспротивпения вкпючены сигнал при об иве фазы р k ° эпектродвигателя 36 в пРотивспопожные плечи моста п этом и при ко Отких за р р амыканиях на земно и термосопротивпеп я выпопнены с темпе м еждуфазн ых. в ы с темпераП - всту Рным коэффициентом IIp&TивополОжн orî редпагаемый эпектродип атель позвспяет расширить функиионапьй е возможности за счет объединения его с уст Ой- 35

ТРО источники информации ством контроля частоты вращения и за. Hс защи- принятые во внимание при экспертизе ты, а также упростить надежность ее. 1. Патент Франции N. 230 р у изобретения 6 01 3/ 6 1 -76 г „и 64+ 1

1. Синхронный элект î виг р д игатель, содер- 2. Патент Франции М 2272519, жащий ротор с зубцами, статор спопюса- @ кп. Н 02 K 19/24 19 5.

75? 644

Фыа 5

Составитель 9, Трегубов

Редактор Е, Дорошенко Техред М. Левидкая Корректор

Заказ 4759/15 Тираж 78З Подлисное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

О. Ковинская