Электрический вал

 

Союз Соеетскнн

Соцналнстнческнн

Рес убпнк

О Il И C А Н И Е „,ЛВМВ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Заявлено 28.11.78(2I) 2689254/24-07 (5() Щ. (л.

Н 02 Р 7/78 с прнсоеднненнем заявки .%—

Государственный комнтет (23) Приоритет— до делам нэобретеннй н отнрмтнй

Опубликовано 23.08.80. Бюллетень Р6 31 (53) УДК 621.313,, 333. 1: 076. .5(088.8) Дата опубликования описания 25.08.80 (72) Автор изобретения

А. К. Аракелян

Чувашский государственный университет им. И. H. Ульянова (7I) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВАЛ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многодвигательном приводе, где необходимо согласованное их вращение.

Известен электрический вал, содержащий два асинхронных двигателя со вспомогательными двигателями на их валу, обмотки статоров которых соединены между собой, а обмотки роторов подклю чены к регулятору напряжения (1).

Однако это устройство имеет низкий синхрониэирующий момент в зоне высоких скоростей вращения двигателей.

Наиболее близким к предлагаемому является электрический вал, у которого обмотки роторов асинхронных двигателей объединены и подключены ко входу выпрямителя, подключенного ко входу инвертора через дроссель, выходом соединенного с источником переменного тока $2).

Известное устройство имеет низкую точность поддержания синхронного вра» щения двигателей в широком диапазоне регулирования их скорости.

Пель изобретения — повышение точности синхронизации.

Указанная цель достигается тем, что в электрическом sane, содержащем 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, выход инвертора подключен к обмоткам статоров синхронных двигателей, вход блока управления регулируемго выпрямителя через сумматор соединен с дросселем.

3 75

На фиг. 1 показана блок-схема элект-. рического вала с асинхронными двигателями с фазным ротором; на фиг. 2. то же, с короткозамкнутым ротором.

Электрический вал содержит асинхронные двигатели 1, 2 и синхронные двигатели 3, 4, расположенные на их валу, выпрямитель 5 в цепи обмоток роторов. или статоров асинхронных двигателей 1, 2 и инвертор 6 с блоком 7 управления, подключенный к обмоткам статоров син хронных двигателей 3, 4, дроссель 8 на выходе выпрямителя 5, регулируемый выпрямитель 9, подключенный к обмоткам статоров синхронных двигателей 3, 4, блок управления выпрямителем 10, выпрямители 11, контакторы 12, 13, пусковые резисторы 14, контактор 15 и сумматор 16, Устройство работает следующим образом.

Пуск электрического вала может реализоваться вхолостую либо под нагрузкой включением выключателей 11 и контактора 13. Система с главными асинхронными двигателями 1, 2 с фазными роторами пускается с введенным пусковым резистором 14. При этом разбег отдельных двигательных групп электрического вала происходит под действием только электромагнитных моментов главных асинхронных двигателей 1 и 2, а синхронность их вращения поддерживается уравнительными моментами, обусловленными уравнительными токами роторных цепей асинхронных двигателей (Ig р ) и статорных синхронных двигателей (I1>p ) . Вспомогательные синхронные двигатели 3 и 4 с момента наведения в статорных обмотках ЭДС вращения и до реализации естественной коммутации инвертора развивает лишь добавочный уравнительный момент. Примерно при скорости 5-10% Ыо обеспечивается естественная коммутация вентилей инвертора 6 и реализация энергии скольжения АД. С этого момента синхронные макины раэви» вают одновременно и добавочные двигательные моменты. Пусковой резистор 14 после завершения пуска отключается.

В рвгулировочном режиме электрического вала в роторную цепь главных асинхронных двигателей вводится противоЭДС инвертора 6, обусловленная возбужденными синхронными машинами, напряжение которого равно

U<@= U coSp

8458

45

f4 Я лд = +

МР МРАК МРСМ ИСХ Q Ц $ )»

К »»»

» S»»»8

ЭМ а у вала по фиг. 2 — вторым слагаемым этого уравнения.

Здесь M — максимальное значение

М электромагнитного момента синхронного двигателя, Мц"-Ъ

S» - критическое скольжение, Э.=г„/хс

X - полное синхронное индуктивное сопротивление С»

) =Х +Хф

Ф

Ас, Xg- индуктивности вэаимоин» дукции и рассеяния обмотки статора;

Г - активное сопротивление статорной обмотки.

У ускорившегося каскада по фиг. 1 суммарный момент действует на валу с отрицательным знаком, т. е. вызывает его торможение, а у замедлившегося каскада этот момент положительный и, следовательно, обеспечивает его ускорение до восстановления полного синхронизма.

Бсли вал работает в режиме холостого хода или с малой нагрузкой, то ин»

- угол опережения отпирания вентилей инвертора 6, зада ваемый сигналом управления инвертором U g»»

Соответствующим изменением угла 3 обеспечивается работа системы в режиме регулируемого электрического вала. При этом вся мощность энергии скольжения асинхронных двигателей 1, 2 инвертирует10 .ся и расходуется вспомогательными синхронными двигателями 3 и 4 в виде механической мощности, т. е. передается, на валы последних.

В установившемся режиме работы напряжение и частота тока на выходе ин« вертора 6 остаются неизменными, а величины электромагнитных моментов и, следовательно, мощностей, развиваемых огдельными группами машин, определяются

20 нагрузками и скольжением главных асинхронных двигателей.

При возникновении рассогласования в системе вала по фиг. 1, определяемого углом сдвига осей роторов 8, элект»

25 ромагнитныв моменты отдельных агрегатов отличаются друг or друга на величи- ну суммарного уравнительного момента, .создаваемого главным и вспомогательным двигателями каждого каскада одно5а временно

458

5 758 вертор 6 либо закрыт,,либо имеет сравнительно большой yt опережения отпирания вентилей )Ь <, т. е. вводимое в

I цепь роторов главнык двигателей напряжение U g, = О. Однако на зажимах воз-. бужденных синхронных машин в этом режиме напряжение U К Фо >о (1 - ) максимальное (где. Ф, - магнитный поток одной машины (3,4) при холостом коде), Поэтому в режиме холостого кода главных асинхронных двигателей (8 = О) надежная синхронизация в системе вала и, следовательно, его статическая и динамическая устойчивость обеспечивает вспомогательные синхронные двигатели.

Таким образом, в области высоких скоростей рассматриваемые електричес кие валы работают устойчиво, если регулирование скорости вниз от холостого хо- 2О да (Ыо ) реализуется углом опережения отпирания вентилей инвертора Щ(Ь, ;, при перевозбужденнык вспомогательных синхронных двигателях.

На малык скоростях, благодаря сравнительно большой ЭДС на кольцах рото-, ров двигателей 1 и 2 F =Е Ь уравнительные момейты, развиваемые асинхронными машинами вала по фиг. 1, максимальны, а уравнительные моменты, развиваемые вспомогательными двигателями 3 и 4, из-<за сравнительно малого уровня Ж!С ик статорных обмоток

E.см = о. (1 - S) минимальны. ощ

Следовательно, в системе электричес- З5 кого вала на всек его регулировочных .характеристиках обеспечивается почти неизменный уравнительный момент, создаваемый главными и вспомогательными двигателями одновременно, что позволяет повысить точность синхронизации двигателей в широком диапазоне регулирования скорости вала.

Формула и э о б р е т е н и я

Электрический вал, содержащий два асинхронных двигателя.с соединением обмоток роторов между собой, вал каждого из которых соединен со вспомогательным

cHHKpoHHbIM двигателем регулируемый выпрямитель, подклченный к обмоткам роторов синхроннык двигателей, обмотки статоров которых соединены между со» бой; выпрямитель, подключеннйй к обмоткам роторов асинхронных двигателей, инвертор, подключенный к выкоду выпрямителя через дроссель, блоки управления инвертором и регулируемым -выпрямителем, отличаю,щийся тем,что с целью повышения точности синхронизации в широком диапазоне регулирования скорости вала, выход инвертора подключен к обмоткам статоров синхронных двигателей, вход блока управления регулируемого выпрямителя через дополнительно введенный сумматор соединен с дросселем.

Источники инфор мации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство

М 68656, кл. Н 02 Р 7/78, 1947.

2. Состояние и перспективы развития электропривода по системе Рабочий электрический вал . М., "Информэпектро", 15.08.78, с. 12-15.