Электропривод

 

АНИ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.03.79 (21) 2742814/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.01.82. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 07.01.82 (51) М.К . .Н 02 Р5/46

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621.316. .728.4 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. А. Фокин и О. В. Фокин (71) заявители (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронном плавно регулируемом электроприводе различных отраслей народного хозяйства, основанном на применении асинхронных машин с двусторонним питанием.

Известен электропривод, содержащий асинхронный двигатель, многофазные трансформаторы и полностью управляемые ключи переменного тока, например, в виде диодных мостов с шунтирующими цепочками между анодными и катодными группами из дросселя и тиристора, а также коммутирующими конденсаторами между одноименными электродами шунтирующих тиристоров (1).

Недостаток известного устройства — относительная сложность и недостаточная надежность, что обусловлено большими перенапряжениями на полупроводниковых вентилях из-за циклического обесточивания отдельных обмоток трансформатора, при сравнительно хорошей форме кривой выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, статорная обмотка которого подключена к выходу преобразователя частоты, составленного из двух трансформаторов и полностью управляемых ключей переменного тока (2).

Недостаток этого технического решения состоит в худшем спектральном составе выходного напряжения преобразователя частоты, в частности, в выходном напряжении наряду с главной составляющей, частота которой выражается разностью частот сети и циклов коммутации имеет место составляющая той же амплитуды, частота которой выражается суммой частот сети и циклов коммутации. При питании таким несинусоидальным напряжением одного асинхронного двигателя, в последнем под воздействием упомянутых составляющих могут возникнуть вращающиеся магнитные поля и обусловленные ими электромагнитные моменты взаимно обратного направления, что способствует существенному уменьшению результирующего вращающего момента, от2р носительному увеличению тепловых потерь и ухудшению энергетических показателей.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования частоты вращения.

896734

10

20

Поставленная цель достигается тем, что в устройство допрлнительно введены конденсаторы и второй асинхронный электродвигатель, статорная обмотка которого снабжена выводами для подключения к питающей сети и пофазно последовательно соединена с роторной обмоткой первого электродвигателя, а роторная обмотка второго асинхронного электродвигателя соединена пофазно последовательно со статорной обмоткой первого электродвигателя, причем к точкам соединения роторной обмотки второго электродвигателя и статорной обмотки первого электродвигателя подключены конденсаторы.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит трансформаторы 1 и 2, первичные обмотки 3 и 4 которых присоединены лучами звезды к проводам питающей сети, а лучи звезды пофазно-последовательно соединенных вторичных обмоток

5 и 6 — к зажимам статорной обмотки 7 первого асинхронного двигателя, другие зажимы которой присоединены через контактные кольца 8 к фазной обмотке 9 ротора второго асинхронного двигателя, между тем, как фазная обмотка 10 ротора первого асинхронного двигателя через кольца 11 и пофазно-последовательно соединенную с ней статорную обмотку 12 второго асинхронного двигателя присоединена к питающей трехфазной сети промышленной частоты. Общие точки соединения первичных обмоток 3 и 4 трансформаторов 1 и 2 присоединены к управляемому ключу 13, а общие точки соединения их вторичных обмоток — к управляемому ключу 14. Параллельно обмоткам ротора 9 второго асинхронного двигателя присоединены конденсаторы 15. 11ри работе устройства имеет место поочередное циклическое закорачивание первичной обмотки 4 трансформатора 2 и вторичной обмотки 5 трансформатора 1 с помощью ключей 13 и 14, образующих таким образом простейший преобразователь частоты.

Электропривод работает следующим образом.

Полностью управляемые ключи переменного тока выполнены в виде диодных мостов, анодная и катодная группы каждого из которых зашунтированы цепочками из дросселя и тиристора, а между одноименными электродами этих тиристоров соединены конденсаторы. С цепью независимого регулирования величины выходного напряжения введен третий тиристор, анод которого соединен с анодом шунтирующего тиристора одного диодного моста, а его катод — с катодом шунтирующего тиристора другого анодная и катодная группы каждого из которых зашунтированы цепочками из дросселя и тиристора, а между одноименными электродами этих тиристоров соединены конденсаторы, С целью независимого регулирования величины выходного напряжения введен третий тиристор, анод которого соединен с анодом шунтирующего тиристора одного диодного моста, а его катод — с катодом шунтирующего тиристора другого диодного моста.

Такое выполнение непосредственного преобразователя частоты обусловливает несинусоидальное выходное напряжение, определяемое для одной из фаз согласно

° -* ° Г - "- . и-я

Й

K--- ° К 1 где "rn — амплитуда напряжения питающей сети;

cd,Л - угловые частоты сети и циклов коммутации;

k — число целое или ноль; ь — угол независимого регулирования выходного напряжения, пропорциональный относительному значению интервала одновременного обесточенного состояния обеих шунтирующих тиристоров.

Наиболее значительными и равными по амплитуде будут составляющие выходного напряжения, частоты которых определяются разностью и, соответственно, суммой частот сети и циклов коммутации.

В предлагаемом устройстве эти составляющие выходного напряжения распределяются между последовательно соединенными статорной обмоткой 7 первого асинхронного двигателя и фазной обмоткой 9 ротора второго асинхронного двигателя. ЭтоМу способствует также присоединение конденсаторов параллельно роторной обмотке 9 второго асинхронного двигателя; присоединение к сети промышленной частоты пофазно-последовательно соединенных фазной обмотки 10 ротора первого асинхронного двигателя и статорной обмотки 12 второго асинхронного двигателя. При этом путем выбора чередования фаз обмоток направления вращения магнитных полей обмоток обоих двигателей согласуются между собой так, что направление вращения магнитного поля обмотки 7 статора первого асинхронного двигателя с частотой вращения ы т Л совпадает с направлением вращения магнитного поля обмотки 10 его фазного ротора, где частота вращения М задается питающей сетью, направление вращения магнитного поля статорной обмотки 12 второго асинхронного двигателя с частотой вращения ы совпадает с направлением вращения магнитного поля ее роторной обмотки 9 с частотой вращения < -Л при ыж1 и противоположна при ы Л. Такое сочетание направлений вращения намагничивающих сил и магнитных потоков обмоток обоих двигателей приведет к тому, что частота вращения ротора первого асинхронного двигателя, выражаемого разностью

896734

Формула изобретения частот вращения ненамагничивающих сил или магнитных полей его обмоток (4f +SL 1-(d совпадает по величине с частотой вращения ротора второго асинхронного ротора второго асинхронного двигателя, выраженного разностью u — (и — R ) намагничивающих сил или магнитных полей статорной

12 и роторной 10 его обмоток.

Таким образом, частота вращения ротора каждого из асинхронных двигателей устройства при двухполюсном выполнении двигателей совпадает с угловой частотой циклов коммутации полупроводниковых ключей 13 и 14 простейшего преобразователя частоты и пропорциональная ей (при многополюсном выполнении обоих двигателей).

В связи с этим целесообразно сочленение валов обоих асинхронных двигателей, один из которых должен быть выполнен с двумя свободными концами вала. Такое выполнение устройства позволяет упростить задачу поддержания на требуемом уровне результирующего магнитного потока в каждом из частотно-управляемых двигателей в нижней области частотного диапазона благодаря автоматическому перераспределению величин напряжения частоты питающей сети между последовательно соединенными обмотками

10 и 12 различных двигателей устройства.

Кроме того, при вращении роторов обоих двигателей с частотой, равной угловой частоте циклов коммутации полупроводниковых ключей 13 и 14 используемого простейшего непосредственного преобразователя частоты, будут взаимно неподвижными указанные выше вращающиеся магнитные поля в статоре и роторе каждого асинхронного двигателя с двусторонним питанием.

При этом каждый из асинхронных двигателей будет работать в синхронном режиме, что обеспечивает наибольшее сопротивление для составляющей напряжения в статорной обмотке 7 первого асинхронного двигателя с частотой, выраженной суммой частот сети и циклов коммутации и для составляющей напряжения в роторной обмотке 9 второго асинхронного двигателя с частотой сети и циклов коммутации. Это способствует существенному улучшению формы кривой тока в статорной обмотке 7 и роторной обмотке 9 двухдвигательного привода, получающих питание от простейшего преобразователя частоты с фазоразностной модуляцией. Дополнительное улучшение формы. кривой тока в роторной обмот5 о !

З0

45 ке 9 второго асинхронного двигателя достигается параллельным соединением с ней конденсаторов 15, через которые замыкаются токи более высоких частот по сравнению с основной частотой напряжения в обмотке 9, выражаемой разностью частот сети и циклов коммутации.

Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает сочетание наибольшей простоты и надежности непосредственного преобразователя частоты с высокими энергетическими показателями двухдвигательного привода с двусторонним питанием ввиду хорошей формы кривой тока в обмотках, что обусловлено таким распределением главных составляющих неси нусоидаль ного выходного напряжения преобразователя, когда к одной из обмоток прикладывается только напряжение суммарной частоты сети и циклов коммутации, а к другой — разностной частоты сети и циклов коммутации.

Электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, статорная обмотка которого подключена к выходу преобразователя частоты, составленного из двух трансформаторов и полностью управляемых ключей переменного тока, отличающийся тем что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения, в него введены конденсаторы и второй асинхронный электродвигатель, статорная обмотка которого снабжена выводами для подключения к питающей сети и пофазно-последовательно соединена с роторной обмоткой первого электродвигателя, роторная обмотка второго асинхронного электродвигателя соединена пофазно-последовательно со статорной обмоткой первого электродвигателя, причем к точкам соединения роторной обмотки второго электродвигателя и статорной обмотки первого электродвигателя подключены конденсаторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии № 53 — 14740, кл. 55 С 222, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2471471/24 — 07, кл. Н 02 P 5/46, 1977.

896734

Составитель М. Кряхтунова

Редактор И. Ковальчук Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Заказ 1722 43 Тираж 71S Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4