Устройство согласованного вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами

Авторы патента:

Гаврилова Светлана Владимировна (RU)

H02P5/485 - Устройства для регулирования числа оборотов электродвигателей, основанные на сравнении измеренной скорости вращения двигателя с заданным физическим параметром, причем результат сравнения используется для регулирования

H02P5/46 - двух и более электродвигателей, зависящих один от другого (взаимное регулирование)

Владельцы патента RU 2601740:

Гаврилова Светлана Владимировна (RU)
Доманов Виктор Иванович (RU)
Доманов Андрей Викторович (RU)

Устройство согласованного вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами относится к области электротехники и предназначено для обеспечения согласованного вращения двух асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами и может быть использовано в электротехнической промышленности. Устройство содержит два асинхронных двигателя с короткозамкнутыми роторами, каждый из которых содержит по две независимые группы обмоток на статоре. Начала первых групп обмоток статоров асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами соединены с питающей сетью, а концы этих обмоток соединены с трехфазными выпрямителями, к полярным выходам которых подключены транзисторы. Базы транзисторов подключены к выходам широтно-импульсных модуляторов. Выходы вторых групп обмоток статоров асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами соединены в «звезду», выходы соединений «звезда» и их нулевые точки соединены четырехпроводной линией связи. В одном проводе линии связи включена первичная обмотка трансформатора тока, вторичная обмотка которого соединена с шунтовым резистором и сигнальным входом фазо-частотного выпрямителя. Синхронизирующий вход фазо-частотного выпрямителя подключен к фазному напряжению питающей сети. Выход фазо-частотного выпрямителя подключен через корректирующее звено к первым входам сумматоров. На вторые входы сумматоров подается напряжение задания. Выходы сумматоров соединены с входами широтно-импульсных модуляторов. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для обеспечения согласованного по скорости вращения двух асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами в широком диапазоне регулирования и может быть использовано в электротехнической промышленности.

Известно устройство, содержащее два асинхронных двигателя с соединением обмоток роторов между собой, вал каждого из которых соединен со вспомогательным синхронным двигателем, регулируемый выпрямитель, подключенный к обмоткам роторов синхронных двигателей, обмотки статоров которых соединены между собой; выпрямитель, подключенный к обмоткам роторов асинхронных двигателей, инвертор, подключенный к выходу выпрямителя через дроссель, блоки управления инвертором и регулируемым выпрямителем (см. а.с. СССР №758458, опубл. 23.08.1980).

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, относится значительная габаритная мощность электрических машин и низкий КПД системы.

Известно устройство, содержащее два асинхронных двигателя с фазными роторами, обмотки статоров которых подключены к источнику переменного тока через регулятор напряжения, а обмотки роторов соединены между собой (см. патент ПНР №89511, кл. H02P 7/74, 1977), принятое за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, относится значительная величина ошибки при высоких скоростях вращения двигателей.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, согласованного по скорости вращения двух асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами в широком диапазоне регулирования.

Технический результат, который может быть получен при реализации технического решения, заключается в согласованном вращении и регулировании скорости асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами в широком диапазоне.

Технический результат достигается тем, что устройство содержит два асинхронных двигателя с короткозамкнутыми роторами, два регулятора напряжения, датчики тока, корректирующее звено и фазо-чувствительный выпрямитель.

Особенностью является то, что асинхронные двигатели выполнены с короткозамкнутыми роторами, при этом каждый из двигателей содержит по две независимые группы обмоток на статоре, начала первых групп обмоток статоров асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами соединены с питающей сетью, а концы этих обмоток соединены с трехфазными выпрямителями, к полярным выходам которых подключены транзисторы, базы транзисторов подключены к выходам широтно-импульсных модуляторов, вторые группы обмоток статоров асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами соединены в «звезду», выходы соединений «звезда» и их нулевые точки соединены четырехпроводной линией связи, в одном проводе линии связи включена первичная обмотка трансформатора тока, вторичная обмотка которого соединена с шунтовым резистором и сигнальным входом фазо-частотного выпрямителя, синхронизирующий вход фазо-частотного выпрямителя подключен к фазному напряжению питающей сети, выход фазо-частотного выпрямителя подключен через корректирующее звено к первым входам сумматоров, на вторые входы сумматоров подается напряжение задания, выходы сумматоров соединены с входами широтно-импульсных модуляторов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема устройства согласованного вращения двух асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами.

Устройство содержит два асинхронных двигателя 1 и 2 с короткозамкнутыми роторами, каждый из которых содержит по две независимые группы обмоток на статоре. Начала первой группы обмоток 3 статора асинхронного двигателя 1 с короткозамкнутым ротором соединены с питающей сетью, а концы этих обмоток соединены с трехфазным выпрямителем 4, к полярным выходам которого подключен транзистор 5. База транзистора 5 подключена к выходу широтно-импульсного модулятора 6. Начала первой группы обмоток 7 статора асинхронного двигателя 2 с короткозамкнутым ротором так же соединены с питающей сетью, а концы этих обмоток 7 соединены с трехфазным выпрямителем 8, к полярным выходам которого подключен транзистор 9. База транзистора 9 подключена к выходу широтно-импульсного модулятора 10. Вторая группа обмоток 11 статора асинхронного двигателя 1 с короткозамкнутым ротором соединена в «звезду», выходы соединения «звезда» и его нулевая точка соединены с четырехпроводной линией связи 12. Вторая группа обмоток 13 статора асинхронного двигателя 2 с короткозамкнутым ротором так же соединена в «звезду», выходы соединения «звезда» и его нулевая точка соединены с четырехпроводной линией связи 12. В одной фазе линии связи 12 включена первичная обмотка трансформатора тока 14, вторичная обмотка которого соединена с шунтовым резистором 15 и сигнальным входом фазо-частотного выпрямителя 16. Синхронизирующий вход фазо-частотного выпрямителя 16 подключен к фазному напряжению питающей сети. Выход фазо-частотного выпрямителя 16 подключен через корректирующее звено 17 к первым входам сумматоров 18 и 19. На вторые входы сумматоров 18 и 19 подается напряжение задания. Выход сумматора 18 соединен с входом широтно-импульсного модулятора 6, а выход сумматора 19 соединен с входом широтно-импульсного модулятором 10.

Устройство работает следующим образом: напряжение задания U_зад через сумматоры 18 и 19 поступает на входы широтно-импульсных модуляторов 6 и 10, которые, в свою очередь, формируют управляющие импульсы для переключения транзисторов 5 и 6. Скважность импульсов пропорциональна величине U_зад. Изменение скважности регулирует действующее значение напряжения, поступающего на группы обмоток 3 и 7 асинхронных двигателей 1 и 2. При этом изменяется скорость вращения асинхронных двигателей 1 и 2 (см. Москаленко В.В. Электрический привод. - М.: «Академия», 2007. С. 111-114). В случае равенства скоростей вращения асинхронных двигателей 1 и 2 ЭДС, наводимые на группах обмоток 11 и 13, равны. При этом ток по линии связи 12 не протекает. Нарушение согласованного вращения асинхронных двигателей 1 и 2 приводит к нарушению равенства ЭДС групп обмоток 11 и 13. При этом по линии связи 12 будут протекать уравнительные токи. Для двигателя с большей скоростью вращения эти токи будут создавать тормозящий момент, а для двигателя с меньшей скоростью вращения - двигательный момент. Из-за ограниченных значений коэффициентов передачи элементов системы будет присутствовать статическая ошибка и протекать остаточный уравнительный ток по линии связи 12. На вторичной обмотке трансформатора тока 14 наводится ток, пропорциональный току первичной цепи. Этот ток, протекая через шунтовой резистор, создает напряжение, пропорциональное остаточному уравнительному току. Это напряжение подается на вход фазо-частотного выпрямителя 16. В зависимости от амплитуды и фазы тока, протекающего по линии связи на выходе фазо-частотного выпрямителя 16 будет формироваться сигнал рассогласования. Для устранения статической ошибки сигнал с фазо-частотного выпрямителя 16 поступает на корректирующее звено 17, на котором происходит усиление сигнала рассогласования. С выхода корректирующего звена 17 сигнал поступает на первые входы сумматоров 18 и 19. Для двигателя с большей скоростью вращения он будет сигналом отрицательной обратной связи и уменьшит скважность коммутации соответствующего транзистора, а для двигателя с меньшей скоростью вращения - сигналом положительной обратной связи и приведет к увеличению скважности коммутации соответствующего транзистора. В этом случае величина статической ошибки рассогласования скоростей вращения снизится пропорционально коэффициенту усиления корректирующего звена.

Устройство согласованного вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами, содержащее два асинхронных двигателя, отличающееся тем, что асинхронные двигатели выполнены с короткозамкнутыми роторами, при этом каждый из двигателей содержит по две независимые группы обмоток на статоре, начала первых групп обмоток статоров асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами соединены с питающей сетью, а концы этих обмоток соединены с трехфазными выпрямителями, к полярным выходам которых подключены транзисторы, базы транзисторов подключены к выходам широтно-импульсных модуляторов, вторые группы обмоток статоров асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами соединены в «звезду», выходы соединений «звезда» и их нулевые точки соединены четырехпроходной линией связи, в одном проводе линии связи включена первичная обмотка трансформатора тока, вторичная обмотка которого соединена с шунтовым резистором и сигнальным входом фазо-частотного выпрямителя, синхронизирующий вход фазо-частотного выпрямителя подключен к фазному напряжению питающей сети, выход фазо-частотного выпрямителя подключен через корректирующее звено к первым входам сумматоров, на вторые входы сумматоров подается напряжение задания, выходы сумматоров соединены с входами широтно-импульсных модуляторов.

Группа изобретений относится к приводам, содержащим электродвигатели. Технический результат - создание электропривода, который выполнен с возможностью совместной работы с одним или несколькими другими приводами.

Устройство согласованного вращения асинхронных двигателей // 2596216

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электротехнической промышленности. Устройство согласованного вращения асинхронных двигателей содержит два двухскоростных асинхронных двигателя с короткозамкнутыми роторами, каждый из которых содержит по две независимые группы обмоток на статоре.

Избирательное управление двигателем переменного тока или двигателем постоянного тока // 2579439

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления приводами, используемыми на подводных лодках. Техническим результатом является обеспечение возможности избирательного управления двигателями переменного или постоянного тока.

Система управления для изменения входной мощности одновременно с нагрузкой и скоростью вращения при приведении в действие группы электродвигателей посредством одного инверторного моста // 2574035

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие группы электродвигателей. Технический результат - обеспечение регулирования мощности в зависимости от мгновенного изменения нагрузки и мгновенного изменения скорости вращения каждого работающего электродвигателя электрической приводной системы и эффективной экономии энергии.

Система управления группой электроприводов с параллельными каналами регулирования // 2565598

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при автоматизации технологических процессов для управления группой параллельно работающих асинхронных электродвигателей.

Способ плавного пуска массива двигателей // 2556695

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для реализации плавного пуска асинхронных электроприводов общепромышленного назначения, применяемых для привода вентиляторов, компрессоров, насосов, транспортеров и др.

Многодвигательное электротранспортное средство и способ управления им (варианты) // 2513360

Заявленная группа изобретений относится к многодвигательному электротранспортному средству и способам управления этим электротранспортным средством. Электротранспортное средство содержит рекуператор энергии, орган задания скорости и момента движения, орган задания момента торможения, переключатель выбора режима движения, электродвигатели, реверсивные преобразователи, систему управления верхнего уровня (СУВУ), датчики тока потребления реверсивных преобразователей, систему распределения нагрузки (СРН).

Синхронно-синфазный электропривод // 2485665

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, например в приводе устройств видеозаписи. .

Способ управления тяговым электроприводом многоколесного транспортного средства и устройство для его осуществления // 2483950

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в тяговых электроприводах автономных пневмоколесных транспортных средств, в том числе и внедорожных, например колесных тракторов и автопоездов повышенной проходимости.

Способ торможения двухдвигательного асинхронного электропривода // 2479916

Изобретение относится к электроприводу. .

Устройство согласованного вращения асинхронных двигателей // 2596216

Многодвигательный электромеханический привод и способ его работы // 2583843

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям многодвигательных электромеханических приводов с микропроцессорным управлением. Технический результат - повышение надежности электромеханического привода.

Система управления группой электроприводов с параллельными каналами регулирования // 2565598

Способ плавного пуска массива двигателей // 2556695

Способ торможения двухдвигательного асинхронного электропривода // 2547042

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах механизмов в химической и металлургической промышленности. Технический результат - повышение надежности и эффективности торможения за счет улучшения условий самовозбуждения двигателей и увеличение тормозного момента.

Пусковое устройство, по меньшей мере, для двух синхронных машин // 2489789

Изобретение относится к области электротехники, в частности к синхронным электрическим машинам, и может быть использовано, например, на газотурбинных электростанциях с несколькими газовыми турбинами и соединенными с ними генераторами, которые выполнены в виде синхронных машин, используемых для пуска газовых турбин.

Синхронно-синфазный электропривод // 2485665

Приводной двигатель переменного тока с цепью самовозбуждения питания обмотки якоря // 2476981

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах переменного тока. .

Способ адаптации уставки токоограничения для формирования пуско-тормозных траекторий асинхронных двигателей насосных агрегатов // 2461951

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в различных отраслях промышленности, сельском и жилищно-коммунальном хозяйствах. .

Система электропитания главных приводов экскаватора // 2433520

Изобретение относится к электрооборудованию горнодобывающих машин и может быть использовано в низковольтных комплектных устройствах карьерных экскаваторов. .

Устройство электромеханического управления // 2621665

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - увеличение частоты и времени вращения вала электродвигателя. Устройство электромеханического управления состоит из аккумуляторной батареи, реостата, коммутатора, преобразователя постоянного тока в переменный, двух синхронных электродвигателей, исполнительного механизма, синхронного генератора и блока стабилизации и подзарядки батареи. При этом выход аккумуляторной батареи через коммутатор, реостат соединен с входом преобразователя постоянного тока в переменный, имеющий первый, второй и третий выходы, соответственно соединенные с первым, вторым и третьим входами первого синхронного электродвигателя, жестко связанного со вторым синхронным электродвигателем. Первый и второй выход блока стабилизации и подзарядки батареи соответственно соединен с первым и вторым входами аккумуляторной батареи. Введен блок из двух автоматических расцепителей, в качестве генератора используется бесконтактный синхронный генератор, осуществляется жесткая связь исполнительного механизма с вторым синхронным электродвигателем позади этого механизма и с бесконтактным синхронным генератором впереди упомянутого механизма. Первый, второй и третий выходы бесконтактного синхронного генератора соединяются соответственно с первым, вторым и третьим входами второго синхронного электродвигателя. Второй и третий выходы вышеупомянутого бесконтактного синхронного генератора соединяются соответственно с вторым и третьим входами блока из двух автоматических расцепителей, имеющего третий вход и первый и второй выходы, соответственно соединенные с выходом коммутатора и с первым и вторым входом блока стабилизации и подзарядки батареи. 1 ил.