ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД


RU (11) 2231209 (13) C2

(51) 7 H02P7/42 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001122319/09 
(22) Дата подачи заявки: 2001.08.08 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.08.08 
(43) Дата публикации заявки: 2003.06.27 
(45) Опубликовано: 2004.06.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2100898 C1, 27.12.1997. RU 20147722 C1, 15.06.1994. RU 2130689 C1, 20.05.1999. SU 1066023 A, 07.01.1984. SU 1385213 A1, 30.03.1988. 
(72) Автор(ы): Ивахин А.И. (RU); Загорский М.В. (RU); Бичиков А.В. (RU); Воробьев Д.В. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью "Производственная компания "Брянский машиностроительный завод" (RU) 
Адрес для переписки: 241015, г.Брянск, ул. Ульянова, 26, ОАО ПК БМЗ, отдел технический 

(54) ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в рельсовых транспортных средствах и непосредственно касается тяговых приводов локомотивов. Техническим результатом изобретения является ограничение диапазона регулирования частоты напряжения питания электродвигателя, что приводит к повышению его надежности. Частотно-управляемый асинхронный электропривод содержит электродвигатель с основной круговой и пусковой дуговой обмотками статора, датчик скорости электродвигателя и систему регулирования, состоящую из статического преобразователя частоты с автономным инвертором, блока управления преобразователем с обратной связью по датчику скорости и коммутатора обмоток, электрически связанного со статическим преобразователем частоты, основной круговой и пусковой дуговой обмотками и блоком управления преобразователем. Электропривод снабжен не менее чем одной дополнительной дуговой обмотками статора, подключенной к коммутатору, а диапазон частотного регулирования электродвигателя определяется общим числом, центральными углами и числами пар полюсов обмоток статора. 1 ил.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и непосредственно касается тяговых приводов локомотивов.

Известен частотно-управляемый асинхронный электропривод (Пат. 2100898 РФ. Частотно-управляемый асинхронный электропривод / В.И.Воробьев, А.И.Ивахин, А.И.Власов и др.), содержащий электродвигатель с основной круговой и пусковой дуговой обмотками статора, датчик скорости электродвигателя и систему регулирования, включающую статический преобразователь частоты с автономным инвертором, коммутатор обмоток и блок управления преобразователем с обратной связью по датчику скорости, при этом коммутатор обмоток электрически связан со статическим преобразователем частоты, основной круговой и пусковой дуговой обмотками и блоком управления преобразователем.

К недостаткам этого технического решения относится широкий диапазон регулирования частоты напряжения питания электродвигателя, главным образом обусловленный соотношением центральных углов дуговой и круговой обмоток. Это вызывает значительное число циклов переходных коммутационных процессов в силовых элементах преобразователя в верхней области частотного диапазона.

Техническим результатом изобретения является ограничение диапазона регулирования частоты напряжения питания электродвигателя, что приводит к повышению его надежности.

Технический результат достигается тем, что в электроприводе, содержащем электродвигатель с основной круговой и пусковой дуговой обмотками статора, датчик скорости электродвигателя и систему регулирования, состоящую из статического преобразователя частоты с автономным инвертором, блока управления преобразователем с обратной связью по датчику скорости и коммутатора обмоток, электрически связанного со статическим преобразователем частоты, основной круговой и пусковой дуговой обмотками и блоком управления преобразователем, электродвигатель обеспечен дополнительными дуговыми обмотками, подключенными к коммутатору. При этом диапазон частотного регулирования электродвигателя определяется общим числом, центральными углами и числами пар полюсов обмоток статора.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Электропривод содержит электродвигатель 1 с основной круговой 2 и пусковой дуговой 3 обмотками статора, систему регулирования, которая содержит статический преобразователь частоты 4 с автономным инвертором (не показан), блок управления 5 преобразователем с обратной связью по датчику скорости 6 электродвигателя 1 и коммутатор 7 обмоток, электрически связанный со статическим преобразователем 4, основной круговой 2 и пусковой дуговой 3 обмотками и блоком управления 5 преобразователем.

В электроприводе электродвигатель 1 обеспечен дополнительными дуговыми обмотками 8 (в качестве примера на чертеже изображен электропривод с одной дополнительной дуговой обмоткой), подключенными к коммутатору 7. Общее число обмоток статора, их центральные углы и числа пар полюсов определяют требуемый диапазон частотного регулирования электродвигателя.

Электропривод работает следующим образом.

При пуске к статическому преобразователю частоты 4 посредством коммутатора 7 подключена пусковая дуговая обмотка 3 статора двигателя 1 с центральным углом 1<2



где f1П° - пусковая частота напряжения питания круговой обмотки, соответствующая требуемому пусковому моменту электродвигателя; р1 и р - соответственно число пар полюсов для пусковой дуговой и круговой обмоток.

При соответствующих 1 и р1 получается значение f11, обеспечивающее требуемый уровень снижения пульсации вращающего момента в режиме пуска.

Разгон двигателя осуществляется частотным регулированием. При этом система регулирования посредством блока управления 5 преобразователем частоты 4 формирует сигналы управления инвертором по алгоритму с однократной на периоде коммутацией силовых элементов. Когда скорость вращения вала электродвигателя достигнет значения, соответствующего частоте напряжения



где 2(2>1) и р2 - центральный угол и число пар полюсов дополнительной дуговой обмотки статора, коммутатор 7 подключает к преобразователю частоты 4 дополнительную дуговую обмотку 8, а система регулирования обеспечивает формирование на выходе статического преобразователя 4 частоту f12 f11. Момент переключения обмоток определяется системой регулирования путем сравнения частоты f1 напряжения на выходе преобразователя 4 и частоты вращения вала двигателя fp, сигнал по которой поступает с датчика скорости 6 электродвигателя.

При достижении скорости вращения вала электродвигателя, соответствующей частоте напряжения



коммутатор 7 подключает к преобразователю частоты 4 основную круговую обмотку 2 статора, а система регулирования аналогично формирует на выходе статического преобразователя 4 частоту f1°f12, чем обеспечивается дальнейшее увеличение скорости вращения вала двигателя.

Соответствующим подбором 1, 2, p1, p2 и p достигается уменьшение диапазона частотного регулирования двигателя, т.к.



Большее ограничение частотного диапазона обеспечивается снабжением электродвигателя несколькими дополнительными дуговыми обмотками.

Для реализации строго определенного диапазона частотного регулирования электродвигателя необходимо соблюдать условие, в общем виде представленное выражением



где n, pn и n-1, pn-1 - центральный угол и число пар полюсов соответственно включаемой и отключаемой обмоток, при этом 0<n 2.

В рассматриваемом случае диапазон регулирования частоты напряжения для всех обмоток составляет



Таким способом из частотного диапазона питающего напряжения исключаются низкие частоты и соответственно снижается пульсация вращающего момента двигателя, а также ограничивается верхняя область диапазона частотного регулирования электродвигателя.

Технико-экономическая эффективность изобретения в сравнении с прототипом заключается в том, что функционирование электропривода с переключением пусковой дуговой обмотки на дополнительные дуговые и круговую обмотку позволяет ограничить верхнюю область частотного диапазона напряжения двигателя и, следовательно, сократить число циклов коммутационных переходных процессов в силовых элементах статического преобразователя. Это повышает надежность электропривода.

С целью исследования характеристик предложенного электропривода были проведены его испытания. В качестве объекта испытаний исследовались модель дугостаторного асинхронного двигателя с тремя значениями активных углов обмоток статора. Испытания проводились в лаборатории кафедры “Локомотивы” Брянского государственного технического университета на экспериментальной установке, содержащей синхронный генератор, с системой автоматического регулирования; статический преобразователь частоты с двумя типами автономных инверторов; систему управления преобразователем с тремя законами управления и обратную связь по частоте вращения двигателя.

В процессе испытаний регистрировались частота напряжения питания f1 двигателя, частота вращения вала fp и момент на валу двигателя.

Результаты экспериментальных исследований показали, что для испытываемой модели дугостаторного двигателя достигается снижение верхней границы частотного диапазона напряжения двигателя от 45-50 до 20-25 Гц.

В точках переключения обмоток зарегистрированы незначительные переходные моменты на валу, достигающие 5-7% от среднего значения момента электродвигателя. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Частотно-управляемый асинхронный электропривод преимущественно рельсового транспортного средства, содержащий электродвигатель с основной круговой и пусковой дуговой обмотками статора, датчик скорости электродвигателя и систему регулирования, состоящую из статического преобразователя частоты с автономным инвертором, блока управления статическим преобразователем частоты, имеющего обратную связь по датчику скорости электродвигателя, и коммутатора обмоток, электрически связанного со статическим преобразователем частоты, основной круговой и пусковой дуговой обмотками статора и блоком управления статическим преобразователем частоты, при этом система регулирования посредством блока управления статическим преобразователем частоты формирует сигналы управления инвертором по алгоритму с однократной на периоде коммутацией силовых элементов, обеспечивает формирование частоты напряжения на выходе статического преобразователя частоты и определяет моменты переключения указанных обмоток статора путем сравнения частоты напряжения на выходе статического преобразователя частоты и частоты вращения вала электродвигателя, сигнал по которой поступает с датчика скорости электродвигателя, отличающийся тем, что электродвигатель снабжен не менее чем одной дополнительной дуговой обмоткой статора, подключенной к коммутатору обмоток, при этом диапазон регулирования частоты f1 напряжения на выходе статического преобразователя частоты определяется пусковой частотой f11, напряжения питания пусковой дуговой обмотки статора, центральными углами n и n-1, а также числами пар полюсов рn и рn-1 соответственно подключаемой к статическому преобразователю и отключаемой от статического преобразователя частоты обмоток статора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru