SU1272463A1 - Электропривод переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в меха шзмах, работающих с посто нным крут щим моментом. Целью изобретени   вл етс  повьппение КПД, стабилизаци  реактивной мощности, потребл емой из сети, и расширение диапазона частоты вращени . Электропривод содержит асинхронный двигатель (АД) i с фазным ротором, Статорные обмотки АД 1 подключены к сети 2 переменного тока. Роторные обмотки АД 1 подключены через первый мостовой выпр митель (В) 3, второй мостовой В 4 к параметрический стаби-лизатор 5 переменного тока к вьгеодам статорной обмотки АД 1, Последовательно с указанными В 3 и В 4 вклю СО

Description

чен ведомьш сетью инвертор (И) 6. Введение ведомого сетью И 6 позвол ет исключить необратимые потери энергии скольжени , обеспечить более широкий диапазон скольжени , в котором крут щий момент остаетс  неизменным , и получение коэффициента мощности cos If практически близко к единице. Схема электропривода обладает и высокой степенью надежности, т.к. питание И 6 от стабилизированного тока исключает его перегрузки при колебани х напр жени  сети. Последнее исключает режимы опрокидывани  И 6.3 ил.

в

Изобретение относитс  к электроехнике и может быть использовано в ентильных электроприводах переменого тока на базе асинхронного двиател  с фазным ротором дл  механизов , требующих режима работы Двигаел - с посто нным крут щим моментом, не завис щим от частоты вращени  ротора, например дл  след щих лебедок , станков дл  намотки материалов (проволоки, полимерной пленки) и целого р да других меха1НЙзмов с аналогичными требовани ми к электроприводу .

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД привода, стабилизаци  реактивной мощности, потребл емой приводом из сети (генерируемой в сеть), и расширение диапазона частоты вращени , в котором крут щий момент двигател  остаетс  неизменным.

На фиг.1 представлена функцио-. нальна  схема электропривода переменного тока, на фиг. 2 и 3 - механические характеристики электропривода .

Электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, обмотки статора которого подключены к сети 2 переменного тока, выводы обмоток ротора подключены к входу первого мостового выпр мител  3, катодна  группа вен- тилей которого соединена с анодной Труппой вентилей второго мостового выпр мител  4, трехфазный вход которого св зан с выводами обмоток статора через параметрический стабилизатор 5 переменного тока, ведомый сетью инвертор 6, анодна  группа вентилей которого соединена с катодной группой вентилей второго мостового выпр мител  4, а катодна  група

па вентилей - с анодной группой вентилей первого мостового выпр мител  3, трехфазный выход ведомого сетью инвертора 6 соединен с выводами обмоток статора.

Электропривод переменного тока работает следующим образом.

В результате подачи напр жени  на обмотку статора асинхронного двигател  1, на вход параметрического стабилизатора 5 переменного тока и на выход ведомого сетью инвертора 6 в цепи посто нного тока через выпр мители 3 и 4 и инвертор 6 протекает

стабилизированный ток. При этом ро торна  обмотка асинхронного электродвигател  1 оказываетс  замкнутой накоротко, а двигатель вращаетс  со скоростью, близкой к скорости холостого хода (скольжение близко к нулю).

Выпр мленное напр жение параметрического стабилизатора 5 переменного тока на выходе выпр мител  4

5 уравновешиваетс  противо-ЭДС на входе ведомого сетью инвертора 6. Энерги , потребл ема  стабилизатором 5 тока, через инвертор 6 возвращаетс 

.в сеть. 0 При увеличении момента нагрузки

увеличиваетс  скольжение ротора, и увеличиваетс  его ЭДС. Это приводит . к росту тока в роторной обмотке двигател . Начина  с величины скольже5 ни  ротора, при которой действующее значение тока в роторной обмотке становитс  равным действующему значению тока на выходе параметрического стабилизатора 5 переменного

40 тока, ток в роторной обмотке стабилизируетс , а двигатель переходит в режим источника стабилизированного момента, т.е. крут щий момент не зависит от.величины скольжени  и пропорционален произведению магнитног потока на действующее значение тока ротора. В случае, если параметри ческий стабилизатор 5 переменного тока выполнен регулируемым, представл етс  возможным получить в плоскости координат S,M (S - скольжение , М - момент) спектр моментных характеристик электродвигател  (фиг. 2 и 3), где 5,- текущее значение скольжени , 1 - текущее значение тока параметрического стабилизатора , при этом М и п 1,2,3, 4... С увеличением скольжени  растет ЭДС ротора и увеличиваетс  напр жение на выходе выпр мител  3 и умень шаетс  напр жение на выходе выпр ми тел  4, а напр жение на входе инвертора 6 при этом остаетс  посто н ным. Уменьшение напр жени  на выходе выпр мител  4 означает уменьшение потреблени  параметрическим стабили затором 5 переменного тока активной мощности из сети 2 переменного тока а величина энергии скольжени  при этом увеличиваетс  пропорционально увеличению скольжени  ротора, Такое перераспределение потоков энергии обеспечивает при заданном уровне стабилизированного тока посто нство инвертируемой в сеть энергии, величина которой при напр жении на выхо де выпр мительного моста 4, равном нулю, что соответствует максимальной величине скольжени  ротора,равна энергии скольжени  ротора. Таким образом, введение в схему электропривода переменного тока ведомого сетью инвертора позвол ет исключить необратимые потери энергии скольжени  ротора и существенно повысить КПД электропривода. Малое внутреннее эквивалентное сопротивление ведомого сетью инвертора , теоретически равное нулю, при достаточной мощности сети переменного тока обеспечивает более широкий диапазон скольжений, в котором крут щий момент двигател  остаетс  неизменным, при установке нового значени  заданного момента двигател  посредством изменени  уровн  ста бильного тока на выходе параметрического стабилизатора 5 переменного тока. Дл  иллюстрации этого  влени  на фиг. 2 и 3 представлены механические характеристики привода при регулировании величины стабилизированного крут щего момента посредством изменени  уровн  выходного тока параметрического стабилизатора 5 переменного тока в известном электроприводе при наличии резистора в цепи выпр мленного тока (фиг.2) и в предлагаемом электроприводе при введении в цепь выпр мленного тока вместо резистора ведомого сетью инвертора (фиг.З). Преимуществом предлагаемого электропривода  вл етс  также возможность получени  практически близкого к единице коэффициента мощности (cos Ч ). Во всем заданном диапазоне изменени  уровн  стабильного момента при любых значени х величины скольжени  ротора величина ЭДС инвертора остаетс  неизменной. Это соответствует режиму работы инвертора с фиксированным углом управлени  вентил ми инвертора 6. Инвертор, ведомый сетью, при фиксированном угле управлени  потребл ет из сети посто нную по величине реактивную мощность . При неизменном напр жении на статоре двигател  1 ток намагничивани  двигател  также неизменен. Неизменна и потребл ема  двигателем из сети реактивна  мощность. Следовательно , при стабилизации момента двигател  изменение скольжени  ротора в широком диапазоне не приводит к изменению суммарной реактивной мощности, потребл емой двигателем 1 и инвертором 6. Параметрический стабилизатор 5 переменного тока на основе индуктивно-емкостного преобразовател  при изменении активной нагрузки на его выходе, а именно таковой и  вл ютс  последовательно соединенные мостовой выпр митель 3 роторной обмотки и инвертор 6, генерирует в сеть (или потребл ет из сети ) также посто нную по величине реактивную мощность. Дл  получени  высокого коэффициента мощности, таким образом, достаточно выбрать параметрический стабилизатор 5 переменного тока (индуктивно-емкостной стабилизатор тока), который генерирует в сеть реактивную мощность,равную суммарной мощности, потребл емой из сети двигателем 1 и инвертором 6/ Таким образом, изменение угловой скорости двигател  1 предлагаемого электропривода не вли ет на потребление (генерирование) реактивной мощности, т.е. не приводит к броскам реактивной мощности, что положительно сказываетс  на работе питающей сети.

При изменении уровн  неизме 1ного тока на выходе параметрического стабилизатора 5 переменного тока, а значит, и изменении величины крут щего момента двигател  1 посто нство реактивной мощности, потребл емой приводом из сети (генерируемой в сеть), обеспечиваетс  установкой требуемого угла управлени  ведомого сетью инвертора 6.

Схема данного электропривода обладает также и высокой степенью надежности , так как питание инвертора от источника стабилизированного тока исключает его перегрузки при колебани х напр жени  сети, что исключает режимы опрокидывани  инвертора .

Применение изобретени  позволит простыми средствами в электроприводе переменного тока решить задачу реализации электропривода, работающего в режиме источника крут щего момента с высоким КПД, cosv и с широким диапазоном частоты вращени .

в котором крут щий момент двигател  остаетс  неизменным.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5 Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, обмотки статора ко торого предназначены дл  подключени  к сети переменного тока, выводы

   О обмоток ротора подключены к входу первого мостового выпр мител ,катодна  группа вентилей которого соединена с анодной группой вентилей второго мостового выпр мител , трех5 фазный вход которого св зан с выводами обмоток статора через параметрический стабилизатор переменного тока, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  КПД, стабилизации реактивной мощности, потребл емой из сети, и расширени  диапазона частоты вращени , в котором крут щий момент двигател  остаетс  неизменным, в него введен ведомый сетью инвертор, трехфазный выход которого соединен с выводами обмоток статора, анодна  группа вентилей инвертора соединена с катодной группой вентилей второго мостового

   выпр мител , а катодна  группу .н тилей инвертора - с анодной группой вентилей первого мостового выпр мител .

   1 « 3 г

   /

   1,,1 3„ Const