Электропривод для механизма с вентиляторным моментом нагрузки

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности путем устранений пульсаций момента с частотой, равной собственной частоте колебаний механической части. С этой целью в электропривод для механизма с вентиляторной нагрузкой введены дроссели 4, шунтированные управляемыми ключами 5. Дроссели 4 включены в цепи фаз обмотки ротора асинхронного двигателя 1. Дроссели включаются в цепь ротора, после того, как на управляющие входы ключей поступает сигнал с блока управления 6. Блок управления выдает сигнал на размыкание ключей 5 тогда, когда частота вращения асинхронного двигателя находится в резонансной зоне. В этом случае угол коммутации вентилей трехфазного мостового выпрямителя 2 устанавливается равным 60°. При таком угле коммутации уменьшаются пульсации электромагнитного момента, вызванные пятой и седьмой гармониками. В результате уменьшаются крутильные колебания в механической части электропривода, когда частота пульсаций момента электродвигателя близка или равна собственной частоте колебаний механической части. 1 ил.

4 р 4 g а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1494190 (51) 4 H 02 P 7/36, 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ fHHT СССР (21) 4210571/24-07 (22) 17.03.87 (46) 15.07.89. Бюл. N- 26 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) В ° М.Пономарев и Г.M.Ëåâèí (53) 62-83:621.316.718.5 (088.8) (56) Онищенко Г.Б. и Локтева И.Л.

Асинхронные вентильйые каскады и двигатели двойного питания. М.:

Энергия, 1979, с. 20.

Авторское свидетельство СССР

У 1317637, кл. Н 02 Р 7/74,,15.06.87. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ МЕХАНИЗМА С

BEHTHJMT0PHblM МОМЕНТОМ НАГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности путем устранения пульсаций момента с частотой, равной собственной частоте колебаний механической части. С этой целью в электропривод для механизма с вентиляторной нагрузкой введены дроссели 4, шунтированные управляемыми ключами 5 ° .Дроссели 4 включены в цепи фаз обмотки ротора асинхронного двигателя 1. Дроссели включаются в цепь ротора после того, как на управляющие входы ключей поступает сигнал с блока управления 6. Блок управления выдает сигнал на раэмакание ключей 5 тогда, когда частота вращения асинхронного двигателя находится в резонансной зоне. В этом случае угол коммутации вентилей трехфазного мостового выпрямителя 2 устанавливается равным 60 . При таком угле о коммутации уменьшаются пульсации электромагнитного момента, вызванные пятой и седьмой гармониками.

В результате уменьшаются крутильные колебания в механической части электропривода, когда частота пульсаций момента электродвигателя близка или равна собственной частоте колебаний механической части. 1 ил.

4190

40 где L

3 149

Изобретение относится к электротехнике.

Целью изобретения является повышение надежности путем устранения пульсаций момента с частотой, равной собственной частоте колебаний механической части.

На чертеже представлена электрическая схема электропривода для механизма с вентиляционным моментом нагрузки.

Электропринод содержит асинхрон- ° ный двигатель 1 с фазовым ротором, трехфазный мостовой выпрямитель 2, выход которого через дроссель подключен к входу зависимого иннертора

3, выходом через согласующий трансформатор подключаемый к сети.

Электропривод снабжен дросселями

4, управляемыми ключами 5, блоком 6 управления. Каждый дроссель 4 включен между соответствующими выводом фазной обмотки ротора и входом трехфазного мостового выпрямителя 2. Каждый дроссель зашунтиронан соответствующим управляемым ключом 5. Управляющие входы ключей подключены к выходу блока 6 управления, входом соединенного с датчиком 7 частоты вращения. Индуктивность каждого дросселя определяется из выражения

>, О,72М „,(ис /Uc» )

9 PL Mo(,1 ймlбй c) где L — приведенная к ротору индукP тинность фазы электродвигателя, Гн, H — критический момент электрокр двигателя Н м, M, - момент нагрузки электродвигателя при номинальной частоте вращения, H-м;

U — номинальное напряжение с» электродвигателя, В;

U — напряжение на статоре электродвигателя, В;

f — частота сети, Гц; собственная частота колебаний механической части электропринода, Гц.

Блок 6 управления может быть вьг полнен в ниде днухпорогового дискриминатора, который выделяет область, заданную двумя уравнениями напряжений, и ньпюлняется > например, на сдвоенном компараторе.

Электропринод работает следующим образом.

Напряжение, подводимое к статорной обмотке асинхронного электродвигателя 1, трансформируется в обмотку ротора. Напряжение на выводах обмотки ротора, величина и частота которого пропорциональна скольжению, выпрямляется трехфазно мостовым выпрямителем 2. Зависимый 3 создает добавочную ЭДС в цепи выпрямленного тока ротора.

Введение добавочной ЭДС инвертора 3 позволяет регулировать ток цепи ротора и, как следствие, ток в

15 обмотке ротора, момент и частоту вращения.

В асинхронном вентильном каскаде пульсации электромагнитного момента электродвигателя вызваны несинусои20 дальностью тока ротора, обуслонленной выпрямителем в роторной цепи.

Фаэный ток ротора при соединении его обмоток в звезду имеет трапецеидальную форму. Гармонический состав фаэ25 ного тока ротора имеет вид:

i(t) = .Е А „„соз nest, h*>

8 1 . ny . n«

en > 2 3

А>«/I< =, — sin — sin — > (2) где 1 — выпрямленный ток асинхронного вентильного каскада;

ы — порядок гармоник тока; у — угол коммутации в роторном выпрямителе.

Каждой гармонической составляющей тока ротора при m ) 1 соответствует составляющая момента электродвига" теля

М „= — Ь>« irhi sin C(+m-1) ы.>вtg > (3)

3 индуктивность цепи намагничивания электродвигателя амплитуда m-й гармоники тока ротора; амплитуда тока намагничивания; скольжение.

Основные гармонические составляющие момента электродвигателя обусловлены пятой и седьмой гармониками тока ротора. В трехфазной схеме пятая гармоника образует систему обратной последовательности фаз, а седьмая — систему прямой последовательности. Частоты колебаний, электромагнитного момента, обусловленные этими гармониками, равны; а величина момента определяется выражением

1494190

6 т.е. частота скольжения s в резоP нансе

L 1ос 1 cos(6 s(dot)

Х

- i„cos(— + 6 sv,t))

Х (4) Гармоническая составляющая И эавии сит от амплитуды и-й гармоники тока, ротора, которая определяется величиной выпрямленного тока I 1 и углом у коммутации, связанных между собой зависимостью

) агссав(! — -; — ), ГЗ 1.

EP (5) где Е < — линейное напряжение на кольцах неподвижного ротора; индуктивное сопротивление фазы двигателя, приведенное к ротору.

При заданном моменте нагрузки на валу электродвигателя амплитуда пульсаций момента И с зависит от угла коммутации, достигая минимального значения при т = 60. . При совпадении частоты пульсаций момента И

s,v с собственной частотой f колеба1« ний механической части имеет место резонанс, когда колебания момента электропривода многогранно усиливаются. Амплитуда колебаний в механической части электропривода зависит от возмущения, т.е. величины основной гармонической составляющей момента M с 7. Для достижения возму/ щения необходимо изменять угол коммутации роторного выпрямителя 2. Согласно (5) угол коммутации зависит от индуктивного сопротивления фазы двигателя, приведенной к ротору. Для обеспечения минимального значения возмущения, которое соответствует углу коммутации y-- 60О, необходимо, чтобы индуктивность вводимого в каждую фазу дросселя выбиралась в соответствии с выражением (1) при заданном значении собственной частоты Й„„ колебаний механической части электропривода. !.

Частота колебаний момента M 1, как следует иэ (4), пропорциональна скольжению s и равна 6 s (d t, где v<)t f e -частота напряжения статора. С изменением частоты вращения электропривода изменяется и частота колебаний момента M и при усло5<1

° вии 6 s f с = f )„íàñòóïàåò резонанс, г м P 6f (6) rp,e 0,2 )К, <О, 0,2 wК >О.

Учитывая соотношение

n,-n

$ = (8) где п †синхронная частота вращения;

n — текущее значение частоты вращения, условие (8) можно видоизменить:

25 (9) и и р и,, f

30 о 1 3 l с и<=и,(1 — (+К)) с

Соотношение (9) определяет резонансную зону через частоту вращения.

При частотах вращения, удовлетворяющих условию (9), блок 6 управления выдает сигнал на размыкание управляемых ключей 5. Дроссели 4

40 вводятся в цепь роторной обмотки, угол коммутации устанавливается равным 60, амплитуда колебаний момента уменьшается. При частотах вращения, лежащих вне резонансной

45 зоны, блок 6 управления выдает сигнал на замыкание ключей 5.

В электроприводе уменьшаются крутильные колебания в механической части в зоне скольжений, когда час50 тота пульсаций момента электродвигателя близка или равна собственной частоте колебаний механической части электропривода. Это повышает надекность электропривода.

55 формула изобретения

Электропривод для механизма с вентиляторным моментом нагрузки, содерЗначительные упругие колебания момента в механической части электропривода имеют место и при частотах колебаний момента И, близких к частоте i Этой зоне частот соответствует резонансная эона скольжеHHH sp, границы которой определяются значениями К < и К . t5 м м (— К) э ((— +К) (7)

6йс с

1494190 дросселя выбрана в соответствии с выражением жащий трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором, датчик частоты вращения, трехфазный мостовой выпрямитель, выход которого подключен к входу инвертора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем устранения пульсаций момента с частотой, равной собственной частоте колебаний механической части электропривода, введены дроссели, управляемые ключи и блок управления, каждый дроссель шунтирован соответствующим управляемым ключом и включен между соответствующими фазным выводом обмотки ротора асинхронного электродвигателя и фаэным входом трехфазного мостового выпрямителя, управляющие входы ключей подключены к выходу бло-ъо ка управления, входом соединенного с выходом датчика частоты вращения, при этом индуктивность L каждого

0Р 72Мк (% /цси ) 1)

P М,(1-К /()f ) где 1.рприведенная к рототу индуктивность фазы электродвигателя; критический момент электродвигателя;

М кр номинальное напряжение электродвигателя; напряжение на статоре электродвигателя; частота сети; собственная частота колебаний механической части элек с м тропривода; момент нагрузки электродвигателя при номинальной частоте вращения.

Составитель А. Головченко

Редактор А.Маковская Техред А,Кравчук Корректор C.Шекмар

Заказ 4 127/54

Подписное

Тираж 550

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101