Электропривод

 

Союз Советских

Социалистииеских

Республик (1) 587892 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 28.06.72(21) 1817405/24-07 (5т) х4. Кл. (23) Приоритет - (32) 29. 07. 71 (31) 57 31 9 (33) Япония (43) Опубликовано05.01.78.Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания15.01.78

Н 02 К 49/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.825. . 5 (088. 8) Иностранец

Фукуо Сибата

{Япония) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

" Кавасаки Дзюкогио Кабусики Кайся (Япония) (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электрическим машинам и может быть использовано для передачи мощности первичного двигателя (например, дизельного двигателя, паровой турбины, гидротурбины, электродвигателя и т. д.) к наг5 рузке, такой как гребной винт судна, колесо автомобиля, насос и т. д.

Известны электроприводы, содержащие приводной двигатель, зубчатые редукторы и рабочий механизм (1). Однако в них зубчатые передачи подвергаются повреждениям из-за из- 10 менений величины крутящего момента.

Известны также электроприводы, содержащие двигатель с регулятором скорости и каскадную электромагнитную муфту, снабженную двумя индукторами с обмотками возбуждения, демпферными обмотками и двумя якорями с многофазными электрически соединенными между собой обмотками, при этом одна из вращающихся частей каскадной муфты соединена с двигателем, а две другие механически связаны между собой и с нагрузкой (2). Однако отмечаются плохие синхронизирующие свойства электропривода при изменении его режима работы.

Цель изобретения — улучшение условий синхронизации. 25

Для этого в цепь одной из обмоток возбуждения включен узел синхронизации, связанный с регулятором скорости.

На фиг. 1 показан предлагаемый электропривод, общий вид; на фиг. 2 и 3 — варианты схем элетропривода; на фиг. 4 — временные диаграммы.

Электропривод содержит двигатель 1, нагрузку 2 и каскадную электромагнитную муфту, включенную между ними. Каскадная муфта включает электромагнитную муфту 3, имеющую два ротора 4 и 5, которые выполнены с возможностью относительного вращения. Ротор 5 снабжен якорной обмоткой 6, а ротор 4 — обмоткой возбуждения 7, и синхронную машину

8, имеющую статор 9 и ротор 10, обмотку возбуждения 11, демпферную обмотку., заложенную в поверхность сердечника, и обмотку якоря 12. Якорная обмотка 6 электромагнитной муфты 3 и якорная обмотка 12 синхронной машины 8 электрически соединены между собой. Ротор 5 электромагнитной муфты 3 механически объединен с ротором 10 машины 8 и соединен с нагрузкой 2. Ротор 4 муфты 3 связан с двигателем 1, снабженным устройством

13 регулирования скорости.

Обмотка возбуждения 7 ротора 4 соединена с помощью токосъемных колец 14 с нсточ587892 ником постоянного тока (не показан на чертеже) через выключатель 15. Обмотка 6 через токосъемные кольца 16 связана с обмоткой якоря 12 машины 8 через переключатель 17, содержащий фазопереключаюший узел.

В качестве приводного двигателя 1 может быть использован дизельный двигатель, паровая, газовая турбины, гидротурбина, электродвигатель и т. д. Гребной винт судна, колесо автомобиля, вентилятор, насос могут быть использованы в качестве нагрузки 2. Двигатель

1 соединен с каскадной муфтой входным валом 18, а :.-1чзка 2 — через выходной вал

19 установленны. "оответственно в нодвдипниЪ ковых узлах 20 и 2i.

Узел синхронизации соединен с обмоткой возбуждения 11 синхрон,ой машины 8 и связан с устройством регулир. зания скороси 13 связью 23. Обмотки возбуж ения 7 и 1 .чк гут ol I;, . -1ключены к выпрямителям 2. и 5. Имеется канал 26 для подачи рабочей среды (нефть, бензин, газ, электрический ток и т. д.) для двиг;-.еля 1 и узел регулирования

27 для рабочей веды.

Электрон вод работает следующим образом.

Если ск: рость вращения роторов 4 и 5 электромагнит.;ой муфты 3 соответственно N 4 и

Ns, N4 N-,. то можем получить

1 14+ 1 1 5 1 0 (1) г:e N0 являе:ся скоростью вращения ротора по о..-ношению к ротору 5. ;огда направление ращения роторов 4 и 5 совпадает, то знак перед Ns в уравнении (1) отрицательный, а когда направление врашечия роторов 4 и 5 является противоположным, знак перед Ns в уравнении (1) положительный. Независимо от того, будет ли направление врашения ротора 5 то же самое, что и ротора 4, или нет, электромагнитная муфта 3 работает не только как муфта, но и как генератор.

В этом случае электродвигатель, объединяющий муфту 3 с синхронной машиной 8, может передавать мощность от привода 1 к нагрузке 2. Далее направление врашен„я нагрузки 2 может быть изменено при сохран":ши направления врашения привода 1 постоянным.

Если количество полюсов муфты 3 и машины 8 соответственно Рз и Р0, а частота переменного тока в контуре между машиной 8 и муфтой 3 f, то получаем

N0= 120 f/Ðç (2)

N s — — 120 f/Р8 (3)

Следовательно, N0/Ns = Рз/Рз (4)

Из уравнений (1) и (4)

N 4 N s 1 1 5 Р 8/P 31

N 4 = (в)Р + 1) N s. (5)

Если Р8>Рз, йайравление вращения ротора 10 синхронной машины 8 может быть противоположным направлению вращения ротора

4 муфты 3. Если обмотка 12 якоря синхронной машины 8 является полюсопереключаемой и она электрически соединена с обмоткой якоря

6 муфты 3 через фазовый переключатель 17, то скорость вращения нагрузки 2 больше при противоположных направлениях вращения ротора привода 1, ротора синхронной машины 8.

Аналогичный результат может быть получен, когда обмотка якоря 6 электромагнитной муфты 3 является полюсопереключаемой и электрически соединены обмотка 6 электромагнитной муфты 3 и обмотка якоря 12 синхронной машиной 8 через фазовый переключатель 17.

Конструкция, показанная на фиг. 1 и 2, может действовать как устройство, аналоги:ное редуктору. Скорость входного вала 18 ротора электромагнитной муфты 3 снижается до скорости выходного вала 19.

Направление вращения нагрузки 2 может быть изменено при сохранении направления врашения первичного двигателя или привода 1 постоянным.

Как видно имеется синхронная скорость

15 электрического двигателя, объединяюшего электромагнитную муфту 3 и синхронную машину 8.

Когда двигатель 1 врашает ротор 4 муфты

3, а на обмотку возбуждения 7 электромагнитной муфты 3 подано постоянное напряжение, зо и обмотка якоря 6 электромагнитной муфты 3 электрически соединена с обмоткой якоря

t2 машины 8, то ротор 10 машины 8 начинает вращать ротор 5 муфты благодаря демпферной обмотке машины 8. Скорость нагрузки 2 постепенно увеличивается и достигает скорости, близкой к синхронной скорости. Но ввести ротор

10 синхронной машины 8 в синхронизм при нагрузке 2 с большим моментом инерции и замкнутой через узел синхронизации 22 обмотке возбуждения 11 машины 8 весьма сложно.

Однако, если замыкание обмотки возбуждения 11 посредств м узла синхронизации 22 осуществляется одновременно с действием устройства 13 для снижения скорости привода 1, то ротор 10 синхронной машины 8 может быть

35 легко введен в синхронизм. Это может быть легко осушествлено при направлении вращения ротора 10, противоположном направлению вращения ротора 4 электромагнитной муфты 3, соединением электрической обмотки якоря муфты 3 с обмоткой якоря синхронной машины

40 через переключатель 17.

Устройство для регулирования скорости 13 регулирует или изменяет скорость привода посредством регулирования условий (температура, давление и т. д.) и количества рабочей среды, Когда приводом 1 является паровая

45 турбина, устройство 13 представляет собой регулятор скорости, который регулирует распределительный клапан паропровода. Когда приводом 1 является дизель или газовая турбина, устройство 13 представляет собой регу50 лятор скорости, который регулирует количество впрыска горючего в двигатель.

Одновременное действие узла синхронизации 22 и регулятора 13 осуществляется вручную, механически или электрически, Это показано на фиг. 4, где 1 время 28 и 29 соответственно показывают действие узла сихронизации 22 и устройства регулирования скорости 13; К и Y соответственно показывают точки замыкания узла синхронизации 22 и изменение установленного значения регулятора скорости

13 для начала снижения скорости привода 1.

На фиг. 4а устройство регулирования скорости

587892

13 действует для начала снижения скорости привода после начала замыкания узла синхронизации 22; на фиг. 4б узел синхронизации

22 срабатывает через Ь t после приведения в действие устройства регулирования скорости

13; на фиг. 4в замыкание узла синхронизации

22 начинается одновременно, т. е. в нулевое время после приведения в действие устройства регулирования скорости 13 для начала снижения скорости привода 1; на фиг. 4г показан процесс изменения скорости привода 1, время которого соответствует времени на фиг. 4в.

Скорость привода 1 начинает уменьшаться в точке U на фиг. 4г.

Передаточное устройство можно изготовить большой мощности. Мощность электропривода может сохраняться высокой в режимах нормального хода и в тормозном режиме, когда движущаяся нагрузка должна быть срочно остановлена. Когда нагрузка 2, движущаяся нормально, должна быть срочно остановлена, переключатель 17 размыкается, и обмотка возбуждения 11 машины 8 питается постоянным током. возбуждения. Затем замыкаются накоротко выходные клеммы машины 8. Таким образом, синхронная машина работает как короткозамкнутый генератор. В этом случае гребной вал останавливается и часть энергии инерции хода судна может быть поглощена водой, соприкасающейся с винтом. С. едовательно, скорость судна может быть значительно снижена тормозящим усилием синхронного генератора, который замкнут накоротко. Кроме того, электропривод может работать устойчиво в переходных режимах, например пусковой режим, или режим набора скорости. Предлагаемый электропривод из переходного режима может быть легко переключен в режим стационарного хода.

Формула изобретения

1. Электропривод, содержащий двигатель с то регулятором скорости и каскадную электромагнитную муфту, снабженную двумя индукторами с обмотками возбуждения, демпферными обмотками и двумя якорями с многофазными электрически соединенными между собой обмотками, при этом одна из вращающихся частей каскадной муфты соединена с двигателем, а две другие механически связаны между собой и с нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий синхронизации, в цепь одной из обмоток возбуждения включен узел синхронизации, связанный с регулятором скорости.

2. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что одна из якорных обмоток выполн на полюсно-переключаемой.

Источники информации, принятые во вни25 мание при экспертизе:

1. Чиликин М. Г. Общий курс электропрпвода. М. Л., «Госэнергоиздат», 1960, с. 16 — 18.

2. Патент СССР № 16061, кл. Н 02 К 49/02, зю

587892

2S

29

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор О. Филиппова

Заказ 47/4

v (а) (г) Фиг. в

Составитель Нико норов

Техред О. Луговая Корректор ff. Мельниченко

Тираж 891 Подписное