Способ регулирования скорости вращения электрической машины двойного питания

 

О П И С А Н И Е ()758455

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

l

Ф (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.04.78 (21) 2606302/24-07 с присоединением заявки X (28) Приоритет (51 } М. Кл.

Н 02 P 7/42

Государственный комитет па делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.08.80. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23.08.80 (53) УДК62 — 83:621. .313.333.072.9 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. H. Блоцкий, И. Я. Довганюк, И. А. Лабунец, Ю. Г. Шакарян (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ДВОЙНОГО

ПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах и электрических машинах для регулирова ния и пуска машин двойного питания (МДП), Известен способ регулирования скорости вращения асинхронной машины с фазным ротором, к которой подключен преобразователь частоты, заключающийся в изменении частоты

Уд, фазы и величины напряжения на выходе ттРеобразователя (1) .

На статорную обмотку асинхронной машины подают напряжение сети частоты f>.

При регулировании скорости в диапазоне от оэ, = 2,/р, до ы, (1 + S) (р, — число пар полюсов машины; S — скольжение), т.е.

15 вверх и вниз от синхронной скорости ю,, частота f выходного напряжения преобразователя должна изменяться в пределах от fq = 0 до

= 1,. S. При этом активная мощность преобразователя определяется мощностью сколь20 ження Р = Р S, где P = с, М, M — электромагнитный момент. Поэтому, если необходимо регулировать скорость машины от ы= 0 и вы,ше, максимальное скольжение S = 1, тогда тз = 11 и Рз = Р, т.е. преобразователь должен быть рассчитан на установленную мощность асинхронной машины и максимальную выходную частоту, равную частоте сети, что увеличивает его габариты, Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ регулирования скорости вращения двигателя переменного тока, заключающийся в том, что в первом. диапазоне регулирования обмотку статора машины, в цепь обмотки ротора которой включен преобразователь, замъткают накоротко, частоту на выходе преобразователя изменяют от

= 0 до fz = 0,5f1 для регулирования скорости от с>= 0 до м= 0,5ы, (2J. Во втором диапазоне статор размыкают, включают в сеть и, изменяя частоту преобразователя от f> = 05f> до f = О, доводят скорость двигателя до оз= со,. В третьем диапазоне, изменив порядок следования фаз напряжения на выходе преобразователя на обратный и изменяя частоту от

= 0 до f = 0,5f,, регулируют скорость выше, до ю= 1,5сэ,.

758455 4 схема реализации способа для МДП с замкнутой накоротко 2 ра-полюсной группой выводов на статоре, МДП содержит на статоре электрически совмещенные обмотки с 2 р>- и 2 ра-полюс-. ными группами выводов 1 и 2. Обмотка аналогичного типа имеется и на роторе. Причем на контактные кольиа выведена только 2 р,полюсная группа выводов 3, а 2 ра-полюсная

1п группа выводов замкнута накоротко и не имеет выхода на контактные кольца. Переключаь- тель 4 осуществляет подключение обмоток к преобразователю 5. Контактор 6 подключает группы выводов обмотки статора к сети.

15 При пуске машины переключатель 4 находится в положении А, т.е. преобразователь 5 подключен к 2 ра-полюсной группе выводов статорной обмотки. В этом случае МДП представляет собой 2 ра-полюсную асинхронную маши20 ну с замкнутой накоротко вторичной цепью

1(2 ра-полюсная группа выводов ротора замкнута накоротко) и ее синхронная скорость ги

Ря

Уменьшая частоту fz до нуля можно регулировать скорость до ю "- ю,. Изменив порядок чередования фаз выходного напряжения преобразователя на обратный и увеличивая частоту

1а, можно регулировать скорость с» i Максимальное скольжение S (или диапазон регулирования скорости выше и ниже синхронной ! ы,) ограничен максимально возможной чалотой fq преобразователя. r.е. в режиме

Данный способ позволяет: регулировать скорость от с = 0 до со = 1,5<и,, снизить максимальное значение выходнои частоты преобразо- вателя до 0,5f, и уменьшить его установленФ ную (активную) мощность.

Недостатками указанного способа являются:. необходимость коммутации в статорной обмотке — разрыв цели (снятие закоротки) при половинном напряжении сети, что практически трудно осуществимо для мощных высоковольтных машин и требует специального оборудования; в случае, если требуется обеспечить небол шой диапазон регулирования скорости и пуск до нижней границы этого диапазона, преобразователь. все равно должен быть выбран на мощ ность 0,5 р и максимальную частоту f> = 0,5f, а его тиристоры выбраны на значительное напряжение, составляющее 0,5 напряжения остано ва ротора.

Целью изобретения является уменьшение установленной мощности и предельной частоты вь ходного напряжения преобразователя и упрощение способа для машин с совмещенными обмотками разной полюсности на статоре и роторе.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе регулирования скорости электрической машины двойного питания, содержа шей полюсопереключаемые совмещенные обмотки на статоре и роторе с группами выводов, при котором осуществляют подиапазонное регулирование скорости вращения путем чередования различного подключения обмоток машины двойного питания к преобразователю частоты, к сети, замыкание одной из них накоротко

35 и регулирование частоты преобразователя, в первом диапазоне подключают преобразователь, ! например, к группе выводов обмоток статора с числом полюсов 2 ра, группу выводов обмотки ротора с числом полюсов 2 р, замыкают

40 накоротко, а группу выводов обмотки ротора с числом полюсов. 2 р, ) 2ра размыкают и регулируют частоту преобразователя от f 0 до Фа = 1, S, где f> — частота сети, à S— скольжение, во втором диапазоне отключают преобразователь от указанной группы выводов обмотки статора и подключают его к группе выводов обмотки ротора с 2 р> числом полюсов, а группу выводов обмотки статора с аналогичным числом полюсов подключают к сети и изменяют частоты напряжения преобразователя от fq = 1 $ до fq = О, в третьем диапазоне изменяют порядок чередования фаэ преобразователя и регулируют его частоту от

f = О до f> = f> S.

На фиг. 1 изображена схема, реализующая способ регулирования скорости вращения для

МДП с замкнутой накоротко 2 р - полюсной группой выводов на роторе; на фиг. 2— где fg — частота напряжения на выходе преобразователя, При увеличении частоты fq машина начинает разгонаться и вращается с некоторым скольжением Ва относительно скорости вращения иа.

2 ра-полюсного магнитного поля. Изменением частоты fq выходного напряжения преобразователя можно регулировать скорость машины (1 2) в пределах максимальной частоты fz премакс образователя. После перевода переключателя 4 в положение Б и подачи напряжения сети включением контактора 6 преобразователь 5 оказывается соединенным с 2 р,-полюсной группой выводов роторной обмотки, а 2 р,-полюсная группа выводов статорной обмотки — с сетью

Такая 2 ð -полюсная машина теперь работает в режиме двойного питания со скоростью

Ю= 1 (1 — Si)

2rrf, где uq = — — — синхронная скорость;

Pi — частота напряжения сети:

S = fi/f — скольжение.

2ятг макс 2, макс (1 $) >

Рг Р г макс г

Тоща Рг <Р (1, г макс

fI г макс

) °

2р, <2pIS (1 — $ ) =12 — /(1 — — ) =4.

1$ м 4 4

При скорости 375 об/мин (момент переключения с 2 р, — на 2 р,-полюсную группу выводов) момент нагрузки

1)5

М =(3-5) М = 0,2В М

20 б25 ) н макс н макс

Момент, развиваемый МДП, может достигать величины М„„= — M „„= 0,33 M

4 н макс 12 н макс н макс т.е. обеспечивается условие M ) м„.

Таким образом, мощность преобразователя оказывается меньше в данном случае в - 1,7 раза, а выходная частота в 2 раза (габаритную мощность

МДП в обоих случаях можно считать одинаковой, так как она определяется максимальным моментом) .

Таким образом, данный способ позволяет уменьшить мощность и частоту выходного напряжения преобразователя. По данному способу можно регулировать и пускать не только МДП-двигателя, но и МДП-компенсаторы и электромеханические преобразователи частоты для связи энергосистем (ЗМПЧ) . В последних случаях преобразователь обычно рассчитан на небольшой диапазон регулирования, а запуск производится на холостом

40 ходу. Применение данного способа может позволить отказаться от использования сложных и дорогостоящих способов пуска, например, с помощьк> разгонных двигатепей, специальных генераторов и т.д. поскольку (1 — $,) 1, то приближенно г макс/

Рг <Р г макс/ м

MJIH Рг <

1 — $

Например, если $ = 05, то необходимо обеспечить следующее соотношение чисел полюсов совмещенных обмоток:

2 Рг < 2 р,. Если $ = 0,2, то 2 рг < .

< 0,25 2 рг.

Момент, развиваемый машиной, прямо пропорционален числам полюсов и поэтому на

1-й ступени регулирования момент М, меньше, чем Мг на 2-й в рг/р, раз. Таким образом, если, например, нагрузка имеет статическую вентиляторную характеристику Мн = и, то регулирование скорости возможно во всем диапазоне от ы= 0 до ю= ж, (1 + S),,т.е. регулирование на 1-ой ступени возможно, если в диапазоне скоростей <0 — согьаМ„< М,-.

Предлагаемый способ может применяться для разгона без нагрузки мощных МДП скорости с (1 — $ ).

На фиг. 2 изображена схема МДП с замкнутой накоротко группой 2 рг-полюсных выводов на статоре 2 р и 2 Рг-полюсные группы выводов 3 и 7 обмотки ротора выведены на контактные кольца. При пуске переключатель 4 устанавливается в положение А и производится . частотное регулирование 2 рг-полюсной машины

Затем, также как и на фиг. 1, 2 ðI-полюсная статорная обмотка подключается к сети, а переключатель устанавливается в положение Б— работает в режиме двойного питания 2 р,-полюсная машина. В этом случае требуется двойной комплект контактных колец на роторе, но проще согласовать напряжение на 2 р,- и 2 Ргполюсных группах выводов роторной обмотки. ! Пусть требуется регулировать скорость механизма с вентиляторной статической характерисФормула изобретения

Способ регулирования скрости вращения электрической машины двойного питания, содержащей полюсопереключаемые совмещенные обмотки на статоре и роторе с группами выводов, при котором осуществляют подиапаэонноа регулирование скорости вращения путем чередования различного подключения выводов обSS моток машины двойного питания к преобразователю частоты, к сети, замыканию одной из них накоротко и регулированию частоты преобразователя,отличающийся тем,что, 5 758455 6 цвойно(о питания скорость может регулировать- гикой (М n Ð) в диапазоне 0 — 625 o5/мин, ся в пределах от ы (1 — $ ) до со, (1 < $ ). > Torga в случае выбирается МДП с числом поПоагому для вывода машины в этот режим люсов 2 р = 14 (ne 428 об/мин), мощность ее необходимо разогнать до нижней скорости преобразователя

ы, (1 — $ ) при положении А переключателя 4 $ P = 1 Ы, = 214 M м2 " макс и макс. (2 Рг -- полюсная машина), т.е. необходимо

f обеспечить условие г макс

Согласно способу выбирается МДП с 2 р,= t2 (n, = 500 об/мин); мощность преобразователя

1ч Р = " 500 Мг макс,= 125 М

= 0,251,. При этом необходимо. чтобы

758455

Составитель В. Тарасов

Техред М. Рейвес . Корректор М. Коста

Редактор П. Горькова

Заказ 5650/48 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ 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 с целью уменьшения установленной мощности и предельной частоты преобразователя, в первом диапазоне подключают преобразователь, например, к группе выводов обмотки статора с числом полюсов 2 р2, группу выводов обмотки ротора с числом полюсов 2 рр замыкают накоротко, а группу выводов обмотки ротора с числом полюсов 2 р ) 2 р размыкают и регулируют частоту преобразователя от 1 =0 до f2 = f, $, во втором диапазоне отключают 1р преобразователь от указанной группы выводов обмотки статора и подключают его к группе .выводов обмотки ротора с 2 р, числом полюсов, а группу выводов обмотки статора с аналогичным числом полюсов подключают к сети и изменяют частоту напряжения преобразователя от f = f,. $ до f = О, в третьем диапазоне изменяют порядок чередования фаз преобразователя и регулируют его частоту от

1 = 0 до 1 = 1,. $, где 1, — частота сети, а $ — скольжение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ботвинник М. М., Шакарян Ю. Г. Управляемая машина переменного тока.М., "Наука", 1969, с. 141, 2. Авторское свидетельство СССР N 229679, кл. Н 02 P l/24, 1965.

Способ регулирования скорости вращения электрической машины двойного питания Способ регулирования скорости вращения электрической машины двойного питания Способ регулирования скорости вращения электрической машины двойного питания Способ регулирования скорости вращения электрической машины двойного питания 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и непосредственно касается асинхронных тяговых приводов локомотивов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты вращения m-фазного электродвигателя переменного тока

Изобретение относится к управляемым электроприводам переменного тока с преобразователями частоты

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой преобразовательной технике, и может быть применено в частотно-регулируемых приводах с асинхронными двигателями для управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты с естественной коммутацией, содержащим по меньшей мере восемнадцать управляемых вентилей (УВ), связывающих фазы источника питания (ИП) частотой f1 с выходными фазными выводами (ФВ) преобразователя

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулирования скорости или углового положения нагрузки
Наверх