Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является упрощение и уменьшение стоимости. С этой целью в электропривод переменного тока введен диод 8, подключенный параллельно обмотке возбуждения синхронной машины 1, т.к. обмотка ротора замкнута на диод 8, то в ней протекает постоянный ток, величина которого, а следовательно и пускового момента, определяется сопротивлением обмотки и диода. Направление протекания тока в обмотке ротора и его вращение определяется направлением включения диода 8. Переключение его может быть использовано для реверса. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 P 1/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

"(21) 4359155/24-07 (22) 07.01.88 (46) 30.10.90.Бюл. Н - 40 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения и Ереванский политехнический институт им.К.Маркса (72) И.Е.Овчинников, Ж.Д.Давидян и Н.Рябов (53) 62-88:621.313.323-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 450299, кл. Н 02 Р 1/50. 1975.

Патент США Г 3539890, кл. Н 02 Р 1/50, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 1131002, кл. Н 02 Р 1/50, 1983..SU 1603515 А 1

2 (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ,(57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является упрощение и уменьшение стоимости.

С этой целью в электропривод переменного тока введен диод 8,, подключенный параллельно обмотке возбуждения синхронной машины 1, т.к. обмотка ротора замкнута на диод 8, то в ней протекает постоянный ток, величина которого, а следовательно и nycl кового момента, определяется сопротивлением обмотки и диода. Направление протекания тока в обмотке ротора и его вращение определяется направлением включения диода 8. Переклю- д (0 чение его может быть использовано для реверса. 4 ил.

1603515.Изобретение относится к электротехнике и может быть испольэованс для пуска синхронных машин частотой

50 Гц ат нерегулируемой промышленной сети частотой 50 Гц или в случаях других совпадающих или близких час тот сети и машины.

Цель изобретения — упрощение и уменьшение стоимости устройства для пуска.

На фиг.1 приведена структурная схема эпектропривода переменного тока; на фиг.2 — синхронная машина, разрез; на фиг.3 и 4 — временные диаграммы.

Электропривод переменного тока (фиг.1) содержит синхронную машину

1, тири. торный преобразователь 2 с непосредственной связью, датчики 3—

5 тока в фазах синхронной машины, датчик 6 положения ротора, соединенный с системой 7 управления, и диод8, который включен между концами обмотки возбуждения синхронной машины 1„

На фиг,2 цифрами от 9 до 12 обозначены характерные положения рото10 ра. Угловое положение ротора, обозначена углом т, который образует ось

I!Олюса ротОра с плоскостью эквивалеHT нога витка фазы обмотки статора (например, фазы A)

На фиг.3 и 4 приведены временные диаграммы для различных частот вращения ротора — на фиг.3 для начально".

ro этапа пуска (в качестве примера

21,4 Гц); на фиг.4 для завершающего этапа пуска (в качестве примера

42,8 Гц). На фиг.3 и 4 приведены: gQ

a,á,в) напряжения (u) и ток (i) соответственна фаз А,В,Cl г) угловое нала" жение р.. тора относительно фазы А обмотки статара в виде функции угла

cos) которое онред ляет направление импульсов тока в фазе А Обмотки статора, д) импульсы тока в фазе А обмотки стятара G также сигналы pGT чика положения ротора. (прямоугольники вьш е аси абсцисc), которые са= ответствуют разрешенным ннтервалач для прах:Ождения импульсов палажитель ной полярности,. когда о:ь полюса ротора находится между позициями 12-910, когда cos (>О. и разрешенные интервалы длч прохождения ттулъсав отрицательной полярности,- соответ@т=-. вующие паузам между сигналами датчика положения ротора,.когда ось полюса.ротора находится между позициями 1011-12, .когда cos 2t (0; е) угловое положение ротора относительно фазы

А обмотки статора в виде функции угла sing, которое определяет величину и полярность напряжения, наведенного в обмотке ротора; ж) напряжение, наведенное в обмотке ротора; з) ток в обмотке ротора.

Электропривод работает следующим образом. Управляющие сигналы для отпирания соответствующих тиристоров анодной или катодной группы преобразователя 2 формируются в системе управления 7, когда одновременно выполняются условия:

1) ток. предыдущего импульса, протекающего в фазе обмотки статора машины стал равным нулю (импульс завершен); в этот момент времени от датчика тока соответствующей фазы 3, 4,5 поступает сигнал на соответствующий вход системы управления

2) ротор находится в таком положении, когда импульсы тока создают по-ложительный вращающий момент, это определяется сигналами датчика положения ротора 6 — наличие сигнала является разрешением для прохождения импульсов положительной полярности, отсутствие сигнала (пауза) является разрешением для прохождения импульсов отрицательной полярности.

При выполнении указанных условий в системе управления вырабатываются управляющие сигналы для отпирания тиристорав, которые подаются на управляющие входы тиристоров соответственна катодной или аноднай группыв зависимости от сигнала датчика полокения ротора. При этом отпирается тат тиристар, у которого на аноде наибольшее положительное напряжение (из аноднай группы), или соответственно тот, на катоде которого наименьшее отрицательное напряжение (из катодной группы), Открывание ти- ристора приводит к протеканию импульса тока в данной фазе обмотки статора.

Условия созцания вращающего момента и трансформации из статора I3 ротор в машине ортогональны, т.е. положение ротора, при котором создается максимальный вращающий момент, и положение ротора, при котором имеет место максимальная трансформапия напряжения из статора в ротор, атлича1á0351) ются друг относительно друга на

90 эл. град.

Вращающий момент определяется выражением

MрСI Iсо () 5 переменное напряжение, трансформированное из статора в ротор, определяется выражением 10 (2) U = C V,К,sing

15 гце c — ток статора;

I — ток возбуждения; — угловое положение ротора;

П вЂ” напряжение на обмотке стас тора;

Кт — коэффициент трансформации из статора в ротор; 20

:С С вЂ” конструктивные постоянные а машины.

Как следует из диаграмм на фиг.3., 4,импульсы тока положительного направления протекают в обмотке фазы статора (например фазы А) в течение промежутка времени, когда магнитная ось полюса ротора находится межпу позициями 12-9-10 (когда

cos (y 0),т. е. импульсы располагают- 30 ся в пределах сигнала датчика положения ротора. Соответственно импульсы тока отрицательного направления протекают в течение промежутка времени, когда магнитная ось полюса ротора на- ходится между позициями 10-11-12 (когда cosIb"(О), т.е. импульсы располагаются в пределах пауз между сигналами датчика положения ротора.

Импульсы тока в фазе машины (фиг.3, 4О

4д) протекают от разных фаз сети (фиг.3,4 а,б,в). Над каждым импульсом тока указана фаза сети (А,В или

С), которая проводит данный импульс тока. Возможно такое управление, ког-4g да импульс тока частично выходит за пределы разрешенного интервала. Однако в этом случае среднее значение мо-.. мента, созданного этим импульсом всегда положительно, в предельном слу- 5р чае равно нулю, как, например, для последнего импульса тока в пределах разрешенного интервала (фиг.3.4 д)

Б течение времени протекания импульса тока напряжение соответствующей фазы сети, породившей этот импульс, через открытый тиристор прикладывает к обмотке статора. Так, например, в течение времени протекания первого на диаграмме импульса тока от фазы С сети (фиг.3,4) к обмотке статора приложен участок напряжения фазы

С, который на диаграмме заключен между вертикальными линиями. В соответствии с выражением (2) это напряжение, умноженное íà К> и sin),приложено к обмотке ротора (фиг,3,4 ж).

Далее таким же образом к обмотке ротора прикладываются отрезки напряжений соответствующих Лаз сети в зависимости от того, какая фаза сети проводит импульс тока. Наведенное таким образом в обмотку ротора напряжение изображено на фиг.3,4 ж. Это напряжение представляет собой переменное напряжение, возможно с паузами, с определенным содержанием вь|сших гsphlo ник. Поскольку обмотка ротора замкнута накоротко через диод 8, то имеет место однополупериодное выпрямление этого напряжения и в обмотке ротора протекает постоянный ток.

Роторные обмотки возбужденпя синхронных машин имеют большую индуктивность и относительно малое активное сопротивление, соответственно велпка ,постоянная времени. При этом ток в обмотке возбуждения имеет достаточно сглаженную форму (фиг.3,4 з}. Хотя в принципе для создания импульсного момента сглаженность формы тока ьозбуждения не является необходимостью.

Величина тока в обмотке ротора определяется сопротивлением обмотки возбуждения и сопротивлением диода в прямом направлении. Направление протекающего в обмотке возбуждения постоянного тока определяется направлением включения короткозамыкающего диода. Направление тока возбуждения, свою очередь, определяет направление потока возбуждения и соответственно направление вращения ротора. Переключение шунтирующего диода,. кстати, может быть использовано для реверса машины.

Как следует из сравнения диаграмм на фиг.3 и 4, приведенных для различных частот вращения, самовозбуждение машины обеспечивается независимо от частоты вращения.

Данное устройство может быть ис-< пользовано для пуска мощных синхронных двигателей, компенсаторов, а также синхронных генераторов электростанций, запускаемых от сети без использования приводного двигателя (турби

1603515. ны) с целью использования генератора в режиме синхронного компенсатора.

Изобретение создает технико-экономический эффект во всех тех случаях, когда запускаемая синхронная машина имеет машинньп возбудитель, который установлен на одном валу с запуска.емой синхронной машиной и не может быть использован для возбуждения машины при пуске, в связи с чем "

"ребуется создание специального возбудителя.

Технико-экономический эффект от использования изобретения создается в результате уменьшения стоимости устройства для пуска за счет исключе-, нйя специального возбудителя с введением вместо него одного диода, стсимость которого несоизмеримо меньше стоимости возбудителя.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий синхронную машину с обмоткой якоря и возбуждения, тиристорный преобразователь частоты с непосредственной связью, выход которого через датчики тока подключен к выводам обмотки якоря синхронной машины, систему управления, одни входы которой соединены с выходами датчиков тока, а другие подключены к датчику положения ротора синхронной машины, а выходы соединены с входами управления тиристорного преобразователя, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и уменьшения стоимости, в него введен диод, подключенный параллельно обмотке возбуждения синхронной машины.

1603515

1603515

Составитель Б.Тарасов

Редактор Л.Пчолинская .ехред H.Дидык Корректор A.Îñàóëeíêo

:1аказ 3393

Тираж ч55

Подписное

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