Синхронный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным синхронным машинам с неподвижными обмотками возбуждения. Цель изобретения - упрощение компаундного возбуждения синхронной машины. Синхронный электропривод содержит синхронную машину с якорной обмоткой 1, фазные выводы которой предназначены для подключения к источнику переменного напряжения, а система возбуждения состоит из шунтовой 2 и сериесной 3 обмоток с числом катушек, равным числу фаз источника переменного тока, двух групп вентилей 4, 5 и тиристоров 6, 7. Обе обмотки системы компаундного возбуждения размещены соосно на общем магнитопроводе. Устройство обеспечивает симметричное распределение нагрузки по фазам и двухполупериодное выпрямление тока возбуждения при использовании выпрямителя с числом вентилей, равным числу фаз источника переменного напряжения. Выключение обмотки возбуждения достигается без отключения выводов сериесной 3 и шунтовой 2 обмоток от источника питания. В процессе пуска электродвигателя достигается снижение величины пусковых токов и напряжения на тиристорах 6, 7. После включения тиристоров величина активного сопротивления обмотки возбуждения уменьшается в M раз, где M - число катушек 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 P 9!14!

Pg .. 1 -.; -! g:.1Й: I

Л

:;, 6, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !

F, (ЮС) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4279240/24-07 (22) 07.07.87 (46) 07,01.90. Бюл. У 1 (71) Физико-энергетический институт

АН ЛатвCCP (72) В.П.Безруков (53) 621.3)3,322(088.8) (56) Патент Японии У 49-38890, кл. 55 С 2, 1974.

Авторское свидетельство СССР

11 337898, кл. Н 02 P 9/14, 1 970. (54) СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к оесконтактным синхронным машинам с неподвижными обмотками возбуждения. Цель изобретения — упрощение компаундного возбуждения синхронной машины. Синхронный электропривод содержит синхронную машину с якорной обмоткой 1, фазные выводы которой предназначены для подклкчения к источнику переменного напряжения, а система воз„„Я0„„1534745 А 1

2 буждения состоит из шунтовой 2 и сериесной 3 обмоток с числом катушек, равным числу фаэ источника перемен-. ного тока, двух групп вентилей 4, 5 и тиристоров 6, 7. Обе обмотки системы компаундного возбуждения размещены соосно на общем магнитопроводе.

Устройство обеспечивает симметричное распределение нагрузки по фазам и двухполупериодное выпрямление тока возбуждения при использовании выпрямителя с числом вентилей, равным числу фаз источника переменного напряжения. Выключение обмотки возбуждения достигается без отключения выводов сериесной 3 и шунтовой 2 обЯ моток от источника питания. В процессе пуска электродвигателя достигается снижение величины пусковых токов и напряжения на тиристорах 6, 7. По- С сле включения тиристоров величина активного сопротивления обмотки возбуждения уменьшается в m раз, где

m — число катушек. 4 ил.

СЛ

1534745

И зобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным синхронным машинам с неподвижными обмотками возбуждения используемым

У

5 преимущественно в приводе с циклической нагрузкой, например в приводе . нефтепромысловых станков-качалок, а также в режиме генератора.

Цель изобретения — упрощение сис- 1О темы компаундного возбуждения, син хронной машины.

На фиг. 1 изображена принципиаль ная электрическая схема предложенного устройства; на фиг.2 и 3 — соответ— твенно эпюры токов и напряжения, оясняющие работу устройства ; на иг.4 — график зависимости МДС шуновой обмотки, сериесной обмотки с езультирующей МДС возбуждения от тока в цепи .якорной обмотки, Синхронный электропривод содержит =инхронную машину с якорной обмот-! кой 1, фазные выводы которой пред-, назначены для подключения к источнику переменного напряжения, а систеМа возбуждения состоит из шунтовой и сериесной 3 обмоток с числом братушек, одноименные выводы которых соединены вместе, равным числу фаз

30 Источника переменного напряжения, двух групп вентилей 4 и 5 и двух ключей- управления пуском, например, 1 иристоров 6 и 7. Обе обмотки системы возбуждения размещены соосно на общем магнитопроводе. Общая точка враждой группы вентилей, соединенных по схеме полумостового выпрямителя, соединена с одним из тиристоров 6, 7, Свободный вывод которых подключен к общим точкам соответствующих обмоток

2, 3, при этом свободные выводы одной

i",ðóïïû вентилей 4 подключены к свободйым выводам катушек шунтовой обмотки 2, предназначенным для подключе- 45

Ния к упомянутому источнику напряжения, а свободные выводы второй группы вентилей 5. подключены к выводам сериесной обмотки 3, включенным последовательно с якорной обмоткой 1.

Электропривод работает следующим

50 образом.

В исходном положении тиристоры 6 и 7 выключены и ротор. машины неподвижен. Пуск машины осуществляется подключением фазных выводов А,В,С, якорной обмотки 1 и выводов шунтовой обмотки 2 к источнику переменного на пряжения.

В период пуска переменный ток создает в расточке статора вращающееся магнитное поле, которое приводит в движение ротор, а в системе компаундного возбуждения в это время происходят следуюшие процессы. При выключенных тиристорах 6 и 7 обе группы вентилей 4, 5 отключены от обмоток 2, 3 и распределение токов в этих катушках таково; что суммарное значение 1 ДС катушек в обмотке в этот период равно нулю. Вследствие этого магнитное поле возбуждения отсутствует и ротор машины под действием асинхронного вращающего мо— мента разгоняется до подсинхронной частоты вращения.

Наличие катушек 3 в цепи тока якоря увеличивает фазное сопротивление якорной обмотки, что приводит к снижению пусковых токов машины. При этом, поскольку магнитное поле ОВ компенсировано, индуктивная составляющая сопротивления катушек отсутствует и в цепи переменного тока они ведут себя, как активное сопротивление .

B процессе асинхронного вращения ротора в катушках ОВ наводится ЭДС, однако, поскольку эти катушки не имеют фазового сдвига в пространстве, а их одноименные выводы соединены вместе, на выводах ОВ, которые подключены к источнику питания, эта ЗДС не создает разности потенциалов и, соответственно, не возникают токи, которые замыкаются через источник питания. 7

При предсинхронной частоте вращения ротора тиристоры 6 и 7 включают и катушки 2 и 3 шунтируются вентилями 4 и 5, после чего активное сопротивление ОВ снижается в m раз, где

m - число катушек в обмотке . После коммутации тиристоров катушки 2 и 3, шунтированные вентилями 4 и 5, образуют короткозамкнутые контуры, в которых протекают токи, обусловленные напряжением источника питания и ЗДС самоиндукции катушек. Полярность этих токов сохраняется неизменной во времени, поэтому МДС обмоток 2 и 3 создает в магнитопроводе индуктора постоянное магнитное поле возбуждения.

В результате этого в машине возникает синхронизирующий момент и происходит втягивание ротора в синхронизм.

Наличие короткоэамкнутых контуров в системе возбуждения приводит к

5 )534745 6 тому, что для трехфазного источника напряжение на выводах ОВ, поскольку питания форма токов в катушках 2 величина приложенного к катушке наи напряжение на этих пряжения в зависимости от числа фаэ катушках - Б „в пределах одного пе- составляет (m-1)/m от линейного на5 риода колебания напряжения этого ис- пряжения источника. точника имеют вид, показанный на фиг.2 ° качестве ключеи управления пуском

Форма токов в катушках обмотки 3 — электродвигателя позволяет; наиболее вследствие малого со- 1О просто организовать схему управления противления этих катушек определя- этим процессом поскоЛьку для отется током в якорнои обмотке 1, ве- крытия тиристоров достаточно подать личина которого обуславливается ре- на их управляющий электрод одни открыжимом работы машины. Причем, в преде- вающий импульс. В рабочем режиме эти лах одного периода колебания фазно- t5 тирцсторы находятся в открытом сосго тока через каждую катушку 3 тоянии за счет того что токи проЭ 1 (фиг,3) проходит полуволна тока толь- текающие через них, не прерываются. ко на одной полярности, а в другом В тех случаях, когда пуск машины полупериоде ток замыкается через происходит без включения ОВ, как это шунтирующий катушку вентиль. 2р имеет место, например, в генераторРасположение обмоток 2 и 3 соос- ном режиме работы синхронной машины, но на общем магнитопроводе позволяет общие точки обмоток 2 и 3 вентилей получить в индукторе МДС возбуждения, 4 и 5 могут быть соединены вместе. равную сумме Fy = Fw + Fc где F - Система возбуждения такой машины не

МДС шунтовой обмотки 2, а Fc -МДС 25 содержит ключей управления пуском. сериесной обмотки 3. Величина суммар- Кроме того изобретение обеспечиЪЯ т l нои МДС в режиме холостого хода ма" вает, симметричное распределение нашины (величина тока в якорной обмот- ° грузки ОВ по фазам и двухполупериодке I 0) как в но на

1 идно а фиг.4 рав- ное выпрямление тока возбуждения при на F, а с увеличением нагрузки на 3р использовании выпрямителя, с числом валу возрастает пропорционально току вентилей равным тилей, равным числу фаэ источника якоря. питания, выключение ОВ без отключеФо мы МДС обмоток 2 ния выводов обмотки от источника пиствуют эпюрам токов i 6 7 тания, в процессе асинхронного пуска фиг.2 и 3, которые протекают через

35 снижение величины пусковых токов и тиристоры 6 и 7 в синхронном режиме напряжения на тиристорах. работы машины и представляют собой После включения тиристоров величисумму мгновенных значений токов во на активного сопротивления ОВ уменьвсех катушках соответствующей обмот- шается в щ раз. ки.

Анализ режима работы системы воз- Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я буждения показывает, что форма токов

Синхронный электропривод, содержадля токов в цепи нагрузки, подключен- щий синхронную машину, фазные выводы ной к выходу многофазного мостового 45 якорной обмотки которой предназначены выпрямителя, вход которого в одном для подключения к источнику переменслучае (ток i ) подключен к источ- ного напряжения, две группы дополнинику напряжения, а в другом (ток i )-, тельных обмоток по числу фаз якорной к источнику тока. Это свидетельст- обмотки, выполняющие соответственно вует о том, что предложенная схема 5О роль шунтовой и сериесной в системе системы возбуждения позволяет полу- возбуждения синхронной машины, одни чить данные режимы путем подключе- выводы которых объединены в общую ния ОВ к выходу полумостового выпря- точку, две группы выпрямительных мителя, число вентилей в котором схем, связанных с дополнительными обв вое меньше 55 мотками, и тиристоры, о т л и ч а юВыполнение ОВ 2 с числом катушек, шийся тем, что, с целью упрощеравным числу фаз источника перемен- ния компаудного возбуждения синхронного напряжения, позволяет распре- ной машины, указанные группы дополниделить нагрузку по фазам и снизить тельных обмоток размещены соосно на

1534745

Фиг.2

Составитель В, Тарасов

Техред М.Дидык

Корректор Т.Малец

Редактор А. Шандор

Заказ 56 Тираж 444 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при I ICHT СССР

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

Производств вне-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 общем магнитопроводе и.являются непосредственно обмотками возбуждения, каждая группа выпрямительных схем выполнена в виде полумостового выпрямит ля, общая точка полумостовых выпрям телей соединена с одним из тиристо р в, а свободные выводы подключены к свободным выводам дополнительных обмоток, которые для шунтовой группы обмоток возбуждения предназначены для подключения к упомянутому источнику переменного напряжения, а для

5 сериесной группы обмоток возбуждения свободные выводы включены последовательно с якорными обмотками, тиристоры свободным выводом подключены к общим точкам соответствующих групп дополнительных обмоток, 1 5