Механический каскад двух трехфазных асинхронных двигателей

 

Класс 21d2, 21«

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л. М. Вейншток

МЕХАНИЧЕСКИЙ КАСКАД ДВУХ ТРЕХФАЗНЫХ

АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Заявлено 23 февраля 1940 г. за № ЗОР946 в Народный комиссариат электропромышленности с присоединением заявки № 30l964

Известны механические каскады, состоящие из двух трехфазных асинхронных двигателей со ступенчатым регулированием скорости привода. Один из асинхронных двигателей обычный, с кольцами, другой имеет вращающиеся первичную и вторичную системы, из которых одна механически связана с валом первого двигателя, а вторая — с валом приводного механизма.

Особенностью предлагаемого каскада является применение для обоих двигателей режима двойного питания как с вращением полей в одну сторону, так и с вращением их в разные стороны.

Этим обеспечивается ступенчатое экономическое регулирование скорости с увеличенным числом ступеней при работе от трехфазной сети нормальной частоты.

Двигатель вспомогательный может быть выполнен с числом пар полюсов большим, чем у основного двигателя. Для синхронизации вспомогательного двигателя моменты инерции масс на валу привода и на валу роторов обоих двигателей подбирают так, чтобы при разгон., выбеге и реверсе обеспечивалось допустимое отклонение скорости 1т заданной величины при переходе к данной синхронной скоро ти.

На фиг. 1 изображен общий вид каскада; на фиг. 2 — его принципиальная электрическая схема.

Как видно из фиг. 1 и 2 в механическом каскаде применеч асинхронный двигатель 1 с двумя роторами 2 и 8, вращающимися олин внутри другого и вокруг одной и той же геометрической оси. Вал внешнегo poTopa exaHH ecxt ooe HHeH o aa. o pHao a, Baë внутреннего ротора — с валом ротора вспомогательного электродвигателя 1

nocpegcTaoxi pegyxTopa 5. В rraaax xaxczoro na poTopoa aoжснa ooiio ка, концы которой выведены на контактные кольца 6 и 7 роторов.

Вспомогательный двигатель 4, вал которого одним концом соединен посредством редуктора 5 с валом внутреннего ротора 8, представляет собой обычный асинхронный двига-ель с контактными кольцами 8. -1a другом свободном конце вала двигателя установлен диск механического тормоза 9, управляемого (фиг. 2) электромагнитами включения Ы и отключения 11. № 905!5 — 2—

« ..a, «, е

Механический каска получает питание от сети переменного тока нормальной част оты. ! ,!

Основной двигатель 1 может иметь число оборотов и, 60 — (1 — s), Р а при работе как синхронизированный асинхронный двигатель и, =60 —

Pi

При торможении вспомогательного двигателя 4 вал привода будет иметь число оборотов, равное числу оборотов основного двигателя 1

При работе вспомогательного двигателя 4 как; асинхронного двигателя число оборотов привода и, =+к (1 — s )+и, Р2 асинхронного генератора число оборотов привода ба (1+ )+и

Р2 машины двойного питания в двигательном режиме число оборотов привода

120f

n0 —— +к + Л1

Р2 машины двойного питания в генераторном режиме число оборотов привода

120fI

n,=к — +и, Р2

При питании роторов основного двигателя постоянным или переменным током, возбуждающим направление вращения магнитных полей обоих роторов в одну и ту же сторону (режим работы машины двойного питания), число оборотов двигателя будет равно нулю.

Комбинируя различные режимы работы, можно получить, при условии синхронизации основного двигателя путем включения постоянного тока в один из его роторов, двенадцать ступеней скорости. При отсутствии постоянного тока можно получить семь ступеней скорости.

Пускорегулирующее устройство (фиг. 2) служит для установления необходимых режимов работы двигателей 1 и 4.

Установление во время вращения основного двигателя 1 разных режимов генераторного синхронного, машины двойного действия или нулевого — работы достигается путем подключения к обмотке статора 12 двигателя 4 напряжения переменного тока.

Руководствуясь показанием частотомера при неавтоматическом управлении, или посредством реле частоты 14, 15 или 1б и реле 17 направления вращения магнитного поля, при автоматическом управлении замыкающих свои контакты соответственно при тройной и двойной или нормальной частоте (и соответствующем направлении магнитного поля), осуществляется схема, соответствующая одному из вышеуказанных режимов.

Установление синхронного двигательного режима, как машины двойного питания, осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии оба двигателя 1 и 4 работают в асинхронНоМ режиме. В цепь ротора двигателя 4 вводится значительное сопротивление, резко снижающее его вращающий момент. Одновременно электродвигатель 1 реверсируется, вследствие чего при достаточной величине момента инерции (приведенного к валу внешнего ротора 2 и № 90515 привода) число оборотов внутреннего ротора 3 и связанного с ним передачей ротора 13 двигателя 4 начинает возрастать, частота в цепи ротора 13 доходит до величины нормальной частоты, питающей сети.

После этого, руководствуясь показанием частотомера и указателем направления вращения магнитного поля при неавтоматическом устройстве управления, или при автоматическом управлении посредством реле 14, замыкающего свои контакты при нормальной частоте, равной частоте питающей сети, и реле 15 направления вращения магнитного поля осуществляется схема питания двигателя 4, соответствующая синхронному двигательному режиму двойного питания.

Установление нулевого режима двигателя 1 в начале работы агрегата осуществляется посредством питания обоих роторов 2 и 3 постоянным током или включением в цепь обоих роторов переменного тока, сбусловливающего вращение магнитных полей в одну сторону (режим двойного питания).

Установление нулевого режима двигателя 1 во время работы осуществляется включением в цепь ротора двигателя 1 значительного сопротивления, обусловливающего снижение числа оборотов двигателя, после чего по достижении в цепи ротора частоты питающей сети осуществляется включение, аналогичное указанному в предыдущем пункте.

Основная аппаратура пускорегулирующего устройства состоит из трех контроллеров или командо-контроллеров 18, 19 и 20.

Командо-контроллер 18 служит для пуска и остановки основного электродвигателя 1 и должен иметь следующие два основных положения:

Положение! — соответствующее работе асинхронного двигателя 1.

Положение 11 — соответствующее остановке асинхронного двигателя 1.

Кроме того, контроллер 18 может иметь еще положение Ill, соответствующее работе синхронизированного асинхронного двигателя.

Командо-контроллер 19 для управления вспомогательным двигателем 4 должен иметь следующие четыре положения, соответствующие подготовке схемы к режимам работы:

Положение 1 — при расторможенном тормозе 9 соответствует син«ронному генераторному режиму работы, как машины двойного питания.

Поло>кение II — при расторможенном тормозе 9 соответствует режиму работы асинхронного генератора.

Положение III — при заторможенном тормозе 9 соответствует числу оборотов двигателя 4 равном нулю.

Положение П вЂ” при расторможенном тормозе 9 соответствует режиму работы синхронного двигателя двойного питания.

Этот командо-контроллер имеет механическую блокировку с ко312 IQo-контроллером 20, позволяющую epecTapJIBTh контро leap 19 одного положения в другое только при установке командо-контроллера 20 в поло>кение II.

Командо-контроллер 20 для управления вспомогательным двигателем 4 и реверсирования двигателя 1 имеет четыре рабочих положенияя.

Положение I соответствует работе двигателя 4 в режимах: генераторного синхронного, как машины двойного питания и генераторного асинхронного.

Положение II соответствует работе двигателя 4 в режиме асинхронного двигателя. № 90515

Положение 1П соответствует работе двигателя 4 в режиме асинхронного двигателя, но с введенным в цепь ротора значительным со- противлением, обусловливающем резкое снижение крутящего момента.

Положение IU подготавливает двигатель 4 к работе в синхронном двигательном режиме двойного питания, т, е. обеспечивает возможность синхронизации, причем двигатель 1 реверсируется в то время, как двигатель 4 работает в двигательном режиме, но с резко ослабленным крутящим моментом, что достигается посредством введения значительного сопротивления в цепь ротора двигателя 4, причем частота тока ротора приближается к частоте питающей сети.

Последовательность действий для перехода к синхронному двигательному режиму двойного питания следующая: контроллер 20 устанавливается в положение II, а контроллер 19 — в положе;èå 11 . Далее контроллер 20 переключается из положения II в положение IV.

После автоматического осуществления синхронизации, согласно. вышеописанному, срабатывают реле частоты 16 и реле 17 направления вращения магнитного поля, которое замыкает свой контакт 21, после чего оперативный ток проходит через переключающую катушку 22 и командо-контроллер 20 перебрасывается из положения О1 в положение 1, вследствие чего замыкаются на + контакты 28, 24 и 25, питающие передвижные контакты 26, 27, 28, 29 и ЗО командо-контроллера 19, и осуществляется работа двигателя 4 в синхронном двигательном режиме двойного питания.

Последовательность действий для перевода двигателя 4 в генераторный синхронный режим, машины двойного питания и генераторный асинхронный режим следующая:

Исходным положением командо-контроллера 20 является поло>кение 11.

На командо-контроллере 19 устанавливается положение I и 11, или Ш.

В цепь ротора двигателя 4 вводится значительное сопротивление, что достигается перестановкой командо-контроллера 20 в положение

fII, обусловливающее резкое снижение крутящего момента.

Число оборотов двигателя 4 начинает убывать, доходит до нуля, после чего ротор начинает вращаться в обратную сторону, при этом частота тока в цепи ротора двигателя 4 будет возрастать от 0 до однократной, двухкратной и трехкратной частоты питающей сети, причем последовательно будут срабатывать и замыкать свои контакты реле

16, 15 и 14, цепь оперативного тока замкнется только при той частоте, которая соответствует положеншо контроллера 19, когда переключающая катушка 22 командо-контроллера 20 сработает и переключит его в положение 1. Затем, через контакты 28, 24 и 25 оперативный ток будет замкнут на передвижные контакты 26, 27 и 28 командо-контроллера 19, после чего осуществится схема соответствующего режима.

Для установления синхронного двигателя режима двойного питания вспомогательного двигателя 4 при условии, что основной двигатель

1 работает в нулевом режиме, последовательность действий следующая.

В исходном положении вспомогательный двигатель 4 работает в асинхронном двигательном режиме, а основной двигатель работает в нулевом режиме.

Установкой командо-контроллера 20 в положение 1Р включается. цепь питания промежуточного реле 81 и двигатель 1 пускается в ход, причем внешний ротор двигателя вместе с валом привода достигает такого числа оборотов, при котором частота ротора достигает величины

О„ при которой срабатывает частотное реле 16. № 90515

Далее происходит реверс двигателя 1 и одновременно в цепь ротора двигателя 4 вводится значительное сопротивление, резко снижающее крутящий момент, что обеспечивает возможность синхронизации двигателя 1 для работы в режиме двигателя двойного питания, после чего срабатывает реле 17 и 1б.

Затем срабатывает реле 82, включающее электродвигатель 1 для работы в нулевом режиме.

Предмет изобретения

Механический каскад двух трехфазных асинхронных двигателей со ступенчатым регулированием скорости привода, состоящий из обычного асинхронного двигателя с кольцами и двигателя с вращающимися первичной и вторичной системами, из которых одна механически связана с валом первого двигателя, а вторая — с валом приводного механизма, отличающийся тем, что, с целью получения дополнительного комплекта скоростей, для обоих двигателей применены режим двойного питания от одной сети как с вращением полей в одну сторону, так и с вращением в разные стороны.

2. Форма выполнения каскада по п. 1, отличающаяся тем, что тот из двигателей, который несет функции вспомогательного двигателя, т. е. пропускает через себя энергию скольжения каскада, выполнен с большим числом пар полюсов по сравнению с основным двигателем.

3. Форма выполнения по пп. 1 и 2, отл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью синхронизации вспомогательного двигателя при двойной синхронной скорости без дополнительных механических средств, моменты инерции масс на валу привода и на валу роторов обоих двигателей подобраны таким образом, чтобы при разгоне, выбеге и реверсе было обеспечено допустимое отклонение скорости от заданнои величины при переходе к двойной синхронной скорости, осуществляемое за счет резкого снижения крутящего момента вспомогательного двигателя и реверсирования или пуска основного двигателя в направлении вращения вспомогательного двигателя.