Патент ссср 351477

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ".овз Советских

Социалистических

Респубпик (») 351477 (61) Зависимое от авт. свидетельства(22) Заявлено 01.09,69 (21) 1358825/24-7 (51) M. Кл. и 02р5/34 с присоединением заявки №вЂ” с (32)ПриоритетГосударственный квинтет

Совета Мнннстреа СССР аа делам нзабретеннй

H PTKPblTNH (53) УДК 621.316.718. .5.076.7:621.313,,32 3 (088.8) Опубликовано 25.11.74 Бюллетень №43

Дата опубликования описания 05.08.75 (72) Авторы М. М. Ботвинник, И. Я. Довганюк, Б. П. Климов, 10. Г. Шакарян, изобретения М. И. Жучков, 10. Г. Борзяк, Г. М. Тюфилин и М. В. Бакшт

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (71) Зая

Заявители и Харьковский электромеханический завод имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ

Изобретение относится к способам регулирования машин переменного тока.

В ряде отраслей промышленности требуется привод, обладающий характеристиками синхронной мапиины: строгое поддержание 5 заданной скорости вращения независимо от величины момента нагрузки, поддержание ,требуемого коэффициента мощности, и в то же время возможность регулирования, ско;рости вращения в широком диапазоне, Это . 10

:: могут быть производства (бумагоделательное, текстильное, прокатное и пр.), где по технологическому режиму необходима синх ронизация вращения нескольких валов с воз-. можностью их взаимного углового переме- 15 щения. Этим требованиям полностью удовлетворяет машина двойного литания синхронного принципа. Такая машина известна.

Частота напряжения подводимого K симмет» ричному ротору такой машины через усилитель мощности {электромашинный, тиристорный и др.)е задается независимым задатчиком, а статор подключается к промышленной сети. Однако до настоящего времени такие машины не нашли практического при- х5 менения. Причиной этому послужила неустойчивость такой машины, склонность к качаниям" при работе со скольжением боль ше критического. Это объясняется тем, что при вращении ротора со скоростью, о личающейся от скорости поля статора, в машине возникает асинхронная составляющая момента. При скольжении выше критического наклон асинхронной составляющей момента меняет знак, т. е. этот момент может раскачивать ротор и в результате машина может выпасть из синхронизма.

Таким образом, устойчивая работа такой машины возможна в очень узком диапазоне скоростей. Для мощных машин критическое скольжение составляет несколько процентов и, следовательно, диапазон возможного регулирования скорости мал.

Известный способ расширения диапазона рабочих скоростей путем введения ак- . тивного сопротивления в цепь ротора для смещения критического скольжения в зону бопьших скольжений значительно снижает к. п. д. машины.

Целью изобретения является разработка

351477 способа регулирования скорости машины . двойного питания, при котором обеспечива,ется устойчивая работа машины в широком диапазоне изменения скоростей вращения.

Характерной особенностью предлагаемого способа является то, что на схему управления источника питания ротора подают сигналы, пропорциональные мгновенным значениям токов ротора. При этом величину коэффициента усиления по этим сигна-, 10 лам устанавливают такой, чтобы критическое скольжение двигателя по абсолютной величине было бы выше наибольшей величины рабочего скольжения двигателя.

На фиг. 1 показана блок-схема привода I с машиной, регулируемой по предлагаемому способу (первый вариант); на фиг. 2 — то же. (второй вариант); на фиг. 3 — зависимость асинхронной составляющей момента в функции скольжения при различных зна20 чениях коэффициента усиления.

Сигналы с задатчика 1 регулируемой частоты подаются на регулятор 2, обеспе .чивающий формирование зависимости напри.

25 жения на кольцах ротора (это напряжение может зависеть от величины тока статора, коэффициента мощности статора и т. и.).

С регулятора 2 напряжение подается на систему управления 3 источника 4 питания

30 ротора (в качестве такого источника может быть использован преобразователь чаl стоты, выполненный на тиристорах). На второй вход системы управления поступает сигнал, пропорциональный мгновенному значению тока ротора от датчика тока 5.

Выходные напряжения источника питания цепи ротора подводятся к кольцам ротора машины двойного питания. Скорость ма.шины регулируется изменением частоты задатчика 1, при этом напряжение на выходе источника 4 должно изменяться (расти) со скольжением. Составляющие, пропорциональные токам ротора, обеспечивают устойчивую работу машины (без качаний).

Предельная по условиям устойчивости ско,рость изменения частоты задатчика V

d,t определяется моментом инерции двигателя и нагрузки, параметрами машины и вели- 50 чиной напряжения ротора.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем, Если напряжение на кольцах ротора содержит составляющую, пропорциональную мгновенному значению тока ротора, т. е. Q = — К;, то

Е. критическое скольжение Я такой регукр лируемой машины зависит от коэффициента

К и критического скольжения $ иере- 60 кр

I гулируемой машины . g = Я (1 + К).

KP KP

Ь

Отсюда видно, что благодаря введению . предлагаемого регулирования, критическое скольжение 8 регулируемой машины

Кр всегда больше "нерегулируемой ма.шины.

Злектромагнитный момент М машины двойного питания в установившемся режиме можно представить в виде суммы асинхронного момента М, зависящего только от напряжения статора, и синхронного момента

М, зависящего от взаимодействия напряжений статора и ротора.

При этом М = М + М где à — активное сопротивление обмот ки ротора, X - сопротивление взаимоиндукill ции; Я вЂ” угол между векторами V y

f (); 3, (Д вЂ” частоты подводимых к рото,ру и статору напряжений.

Известно, что устойчивость машины двойного питания можно оценивать с достаточной точностью, пользуясь критериями: д

О дИ )() ав

Условие ам

>0

88

J(3Г значение для угла — — (ЕС вЂ”; друя 2 дИА гое условие P Q приводит к не39 равенству для скольжений, при которых возможна работа без качаний; l 8 S„,=S, (1+Ê).

Отсюда видно, что диапазон скольжений, при которых сохраняется устойчивая работа машины (работа без качаний) тем выше.

/ чем больше 8, т. е. чем больше коэффициент К.

Изменяя величину коэффициента К, можно обеспечить любой требуемый диапазон рабочих скоростей вращения (см. фиг. 3). дает известное

Следует отметить, .что устойчивость такой машины, как и обычной синхронной, определяется лишь углом g при этом машина раббтает без качаний.

351477

Сеть

Асинхронный двигатель 6 с фазным ротором (см. фиг. 3) подключается со стороны статора к сети, а со стороны роторак преобразователю 7 частоты с непосредст венной связью, который подключается к— сети через согласующий трансформатор 8.

На схему управления преобразователем 7 подаются сигналы от стандартного задатчика частоты 9, например генератора синусоидальных колебаний, через усилитель )0

lO к одному из входов которого. подводится обратная связь по мгновенному значению тока ротора. Сигналы, пропорциональные этим токам, снимаются с шунтов 11, включенных в цепь ротора двигателя, 15

Машина двойного питания с пред;вгаемым регулированием была испытана на физической модели. B качестве двигателя был использован серийный асинхронный двигатель с фазным ротором мощностью

75 квт.

Как показали опыты, двигатель с соб- ственным критическим скольжением 87о устойчиво работал при скольжении + 209, .

Предмет из обретения

Способ управления двигателем двойного питания, обмотку статора которого подключают к сети, а обмотку ротора — к регулируемому преобразователю частоты, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения устойчивости, измеряют мгновенные значения токов в фазах ротора, усиливают эти сигналы и подают на управляющие электроды тиристоров преобразователя частоты, причем коэффициент усиления усилителя выбирают таким, чтобы критическое скольжение двигателя по абсолютной величине было бы выше наибольшей величины рабочего скольжения двигателя.

351477

Фмю. 8

Составитель Б.Минц

Редакт р Т.3агребедьнаРехред И.Карандашова Корректор H.Ó÷àêèíà

Заказ д 1Я Изд. М Дф/ тираж 722 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Йредприятие яПатент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24