Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления током возбуждения электрических машин. Цель изобретения - повышение надежности синхронизации и ресинхронизации ротора синхронного электродвигателя (СЭ) . Устр-во содержит СЭ 1 с обмоткой возбуждения (ОБ), суммируняций трансформатор 3, полууправляемый мостовой выпрямитель 7, пороговые элементы . 8, 9, узел синхронизации, выполненный на элементах 18-20. Введена

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 125289 (51) 4 Н 02 Р 1/50

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2l) 3766948/24-07 (22} 06.07.84 (46) 23.08.86, Бюл, И - 31 (71) Физико-энергетический институт

АН ЛатвССР (72) В.П.Безруков, Г.Г.Иванов и В.И.Куцевалов (53) 62.83:621.313;335.52(088.8) (56) Патент Великобритании

Ф 1217564, кл. Н 02 P 1/50, 1970.

Патент ФРГ Р 1638573, кл. Н 02 Р 1/50, 196?.

Авторское свидетельство СССР

У 1184» 7, кл. Н 02 Р 1/50, 1984. (543 ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления током возбуждения электрических мчшин. Цель изобретения — повыкение надежности синхронизации и ресинхронизации ротора синхронного электродвигателя (СЭ) .

Устр-ао содержит СЭ 1 с обмоткой возбуждения (0B), суммирующий трансформатор 3, полууправляемый мостовой выпрямитель 7 ° пороговые элементы . 8, 9, узел синхронизации, выполненный на элементах 18-20. Введена

Ф с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 252891 теля 7, управляющие переходы тиристоров которого через пороговые узлы, содержащие пороговые элементы (динисторы) 8 и 9, диоды 10 и 11, конденсаторы 12 и 13 и резисторы 14 и 15, соединены с вторичными обмотками 16 и 17 суммирующего трансформатора 3.

Узел синхронизации содержит последовательно соединенные конденсатор 18, первый резистор 19 и диод 20, катод которого подключен к положительному выводу полууправляемого мостового выпрямителя 7 и одному выводу обмотки возбуждения.

1О

15 дополнительная обмотка 21, а узел синхронизации снабжен выпрямителем

22, управляемым ключом 23 и цепочкой 24-26. При выпадении ротора из синхронизма в ОВ наводится ЭДС, которая поступает на управляющий переход ключа 23 и открывает его. Пороговые элементы 8, 9 выключаются и отключают ОВ. В режиме циклической нагрузки пороговый узел регулирует угол открытия тиристоров и заИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления током возбуждения электрических машин, преимущественно для регулирования бесконтактных синхронных электродвигателей, работающих в системах автоматизированного электропривода с переменной нагрузкой. В этих условиях задачей устройства, регулирующего ток в обмотке возбуждения, является автоматизация процесса асинхронного пуска, регулирование тока возбуждения под нагрузкой и отключение обмотки возбуждения от источника питания при выпадении ротора электродвигателя из синхронизма с целью его повторной синхронизации.

Цель изобретения - повыщение надежности синхронизации и ресинхронизации ротора синхронного электродвигателя.

На чертеже представлена схема привода.

Электропривод переменного тока содержит синхронный электродвигатель

1 с обмоткой возбуждения, два вывода статорной обмотки которого предназначены для непосредственного подключения к фазным проводам сети, а третий " через первую первичную обмотку

2 суммирующего трансформатора 3, вторая первичная обмотка 4 которого предназначена дпя подключения к фазному и нулевому проводам сети через фазовращающую цепочку, состоящую из конденсатора 5 и резистора 6, обмотка возбуждения подключена к выходам полууправляемого мостового выпрями25

35 дает величину тока в ОВ в функции тока статора и напряжения источника питания. Устр-во позволяет автома- . тически производить подключение ОВ к источнику питания при подсинхронной частоте вращения ротора и отключать ее при перегрузке. Таким образом, исключается появление пульсирующего тормозного момента и улучшаются условия пуска н самоэапуска

СЭ 1. 1 ил.

Кроме того, суммирующий трансформатор 3 снабжен дополнительной вто1 ричной обмоткой 21, а узел синхронизации — выпрямителем 22, управляемым ключом 23 и цепочкой, состоящей из двух последовательно соединенных второго 24 и третьего 25 резисторов и стабилитрона 26, при этом выводы дополнительной обмотки 21 подключены к входам выпрямителя 22, отрицательный вывод которого, первый вывод управляемого ключа 23 и анод стабилитрона 26 подключены к общему проводу первого резистора 19 .и конденсатора

18, второй вывод которого соединен с катодом стабилитрона 26 и вторым выводом обмотки возбуждения, а положительный вывод выпрямителя 22 соединен с вторым выводом управляемого ключа 23 и выводом последовательно соединенных второго 24 и третьего 25 резисторов, к общему проводу которых подключен управляющий электрод ключа 23.

15 з 1252

Электропривод работает следующим образом.

На клеммы А, В, С подается переменное трехфазное напряжение, которое поступает на статорную обмотку 5 синхронного электродвигателя 1, входы полууправляемого мостового выпрямителя 7 и первичные обмотки

2 и 4 суммирующего трансформатора

3. В результате этого происходит асинхронный пуск электродвигателя и переменное напряжение, наведенное в обмотке возбуждения, в одном полупериоде подается через диод 20, резисторы 19 и 25 на управляющий электрод ключа 23 и конденсатор 18, который заряжается до уровня, ограниченного стабилитроном 26.

Вместе с этим на управляющий электрод ключа 23 подается напряжение с выпрямителя 22 через резис; тор 24. Управляемый ключ 23 открывается и шунтирует дополнительную обмотку 21, ток в которой размагничивает магнитопровод суммирующего 25 трансформатора.3. В следующем полупериоде диод 20 заперт и конденсатор 18 разряжается через резистор

25 и управляющий переход ключа 23 до величины, определяемой парамет- 30 рами этой цепи и частотой напряжения в обмотке возбуждения.

Таким образом, в процессе асинхронного пуска дополнительная обмотка 21 работает в режиме короткого замыкания, вследствие чего величина ЭДС, наведенная в обмотках 16 и 17, учитывая постоянство действующих значений токов в первичных обмотках 2 и 4, не достигает уровня 4п включения динисторов 8 и 9, В результате этого на управляющие электроды тиристоров полууправляемого мостового выпрямителя 7 не поступают управляющие импульсы и на обмотку 45 возбуждения не подается напряжение.

С ростом частоты вращения ротора электродвигателя 1 величина напряжения в дополнительной обмотке 21 и частота напряжения в обмотке возбуждения уменьшаются, что приводит к снижению напряжения на конденсаторе

18. Величину резисторов 24 и 25, определяющих время разряда конденсатора 18, устанавливают такой, что величина напряжения снижается до уровня выключения управляемого ключа 23 при подсинхронной частоте вра-, щения ротора. При этом, поскольку напряжение на конденсаторе 18 име-! ет пульсирующий характер и достигает минимального значения только в полупериод появления отрицательной полярности напряжения на аноде диода 20, которому соответствует определенное положение ротора в магнитном поле якоря, момент выключения ключа 23 может быть согласован с действием на ротор ускоряющего синхронизирующего момента, создаваемого током в обмотке возбуждения.

При выключении ключа 23 результирующий магнитный поток в магнитопроводе суммирующего трансформатора

3 увеличивается в напряжение во вторичных обмотках 16 и 17 заряжает конденсаторы 12 и 13 до уровня включения динисторов 8 и 9. Включение динисторов вызывает импульсный разряд конденсаторов 12 и 13 на управляющие переходы тиристоров, которые открываются, и на обмотку возбуждения подается напряжение. Переменное включение динисторов 8 и 9, согласованное с появлением на аноде тиристоров полуволны напряжения положительной полярности, достигается в результате подключения обмоток 16 и 17 к выводам конденсаторов 12 и 13 и управляющим переходом тиристоров в противофазе.

Амплитуда и длительность импульсов управления тиристоров в схеме устройства определяются напряжением включения динисторов 8 и 9, величиной емкости конденсаторов 12 и 13 и сопротивлением резисторов 14 и 15.

Диоды 10 и II включенные последовательно с динисторами, предохраняют последние от обратного напряжения, появляющегося на конденсаторах 12 и 13 в процессе их перезаряда.

Согласование выходной характеристики устройства с заданной регулировочной характеристикой синхронного электродвигателя осуществляется изменением параметров фазовращателей цепочки 5, 6 и подбором числа витков обмотки 2 в цепи тока статора синхронного электродвигателя.

В схеме данного устройства длительность времени заряда конденсаторов 12 и 13 значительно меньше времени перезаряда (при частоте напряжения источника питания 50 Гц

125289) 4Q

55

S отношение этих времен равно 50), поэтому мощность импульсов тока управления при таком включении элементов может быть существенно больше проходной мощности суммирующего трансформатора.

Использование выведенной средней точки обмотки возбуждения позволяет в значительной степени упростить задачу согласования уровня напряжения, необходимого для управления ключом 23, с напряжением, наведенным в обмотке возбуждения, поскольку в одном полупериоде выводЫ обмотки возбуждения, подключенные к выводам полууправляемого мостового выпрямителя 7, шунтируются диодами этого выпрямителя. Однако такое подключение целесообразно реализовать в бесконтактных синхронных электродвигателях.

В том случае, когда для управления ключом 23 невозможно использовать напряжение, наведенное в обмотке возбуждения, для асинхронно" го пуска может быть использован другой вариант схемы узла синхронизации. С этой целью величину сопротивления резистора 24 устанавливают такой, что управляемый ключ 23 открывается от напряжения, наведенного в дополнительной вторичной обмотке 21 пусковым током статора, и закрывается при токе, соответствующем подсинхронной частоте вращения ротора синхронного электродвигателя.

При выпадении ротора из сиихрониэма в обмотке возбуждения наводится ЭДС, полуволна которой через диод 20 и резисторы 19 и 25 поступает на управляющий переход ключа 23.

В результате этого управляемый ключ

23 открывается и происходит выключение пороговых узлов управления тиристоров, которые закрываются и отключают обмотку возбуждения от источника переменного напряжения.

В случае использования схемы узла синхронизации без подключения к выведенной средней точке обмотки возбуждения. включение ключа 23 происходит в результате возрастания тока статора и соответственно напряжения в обмотке 21, которое с выхода выпрямителя 22 подается на управляющий электрод ключа 23, 5

1О

ЗО

После завершения процесса синхронизации ротора управляемый ключ

23 закрывается, при этом цепь дополнительной вторичной обмотки 21 размыкается и напряжение, наведенное в обмотках 16 и 17, через динисторы 8 и 9 в каждом полупериоде подается в виде импульсов на управляющие переходы тиристоров полууправляемого мостового выпрямителя 7.

В режиме циклической нагрузки пороговый узел регулирует угол открытия тиристоров и соответственно задает величину тока в обмотке возбуждения в функции тока статора и напряжения источника питания, Функциональная связь между нагрузкой на валу электродвигателя 1 и углом открытия тиристоров осуществляется суммирующим трансформатором 3, первичные обмотки 2 и 4 которого включены в разные фазы трехфазной сети питания. Величина и фаза токов во вторичных обмотках 16 и 17 и соответственно напряжение на конденсаторах 12 и 13 в этом случае зависят от соотношения токов в первичных обмотках 2 и 4.

Суммирование двух токов, сдвину" тых па фазе более чем на 11/2 и изменяющихся по величине, позволяет реализовать в блоке управления амплитудно-фазовый принцип регулирования угла открытия тиристоров и регулировать величину этого угла от 0 до 11 .

Изобретение позволяет автоматически производить подключение обмотки возбуждения синхронного электродвигателя к источнику питания при подсинхронной частоте вращения ротора и отключать ее при перегрузке или выпадении ротора из синхронизма, Таким образом, исключается появление пульсирующего тормозного момента и улучшаются условия пуска и самозапуска (ресинхронизации) электродвигателя при кратковременной потере напряжения в сети. Это обеслечивает более надежное функционирование электропривода.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения, причем два вывода статорной обмотки синх1252891

Составитель В.Тарасов

Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Колб

Редактор И.Николайчук

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4628/54

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ронного электродвигателя предназначены для непосредственного подключения к фазным проводам сети, а третий — через первую первичную обмотку суммирующего трансформатора,вторая первичная обмотка которого предназначена дйя подключения к фазному и нулевому проводу сети через фазовращающую цепочку, а обмотка возбуждения подключена к выходам полууправляемого мостового выпрямителя, управляющие переходы тиристоров которого через пороговые узлы соединены с вторичными обмотками суммирующего трансформатора соответственно, узел 15 синхронизации, выполненный в виде последовательно соединенных конденсатора, первого резистора и диода, катод которого подключен к положительному выводу полууправляемого мо- 20 стового выпрямителя и одному выводу обмотки возбуждения, о .т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности синхронизации и ре25 синхронизации ротора синхронного электродвигателя, суммирующий трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, а узел синхронизации - выпрямителем, управляемьм клю( чом и цепочкой, состоящей из последовательно соединенных второго и третьего резисторов и стабилитрона, IlpH этом Выводы дополнительной Вто ричной обмотки подключены к входам выпрямителя, отрицательный вывод которого, первый вывод управляемого ключа и анод стабилитрона подключены к общему проводу первого резистора и конденсатора, второй вывод которого соединен с катодом стабилитрона и другим выводом обмотки возбуждения, а плюсовая клемма выпрямителя соединена с вторым выводом управляемого ключа и выводом последовательно соединенных второго и третьего резисторов, к общему проводу которых подключен управляющий электрод ключа.