ЧАСТОТНОУПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ЧАСТОТНОУПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД


RU (11) 2100898 (13) C1

(51) 6 H02P7/42 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 96111085/07 
(22) Дата подачи заявки: 1996.05.31 
(45) Опубликовано: 1997.12.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Степанов А.Д., Андерс В.И., Пречисский В.А., Гусевский Ю.И. Электрические передачи переменного тока тепловозов и газотурбовозов. - М.: Транспорт, 1982. 2. Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. - М.: Транспорт, 1988, с. 312. 
(71) Заявитель(и): Воробьев Владимир Иванович 
(72) Автор(ы): Воробьев В.И.; Фокин Ю.И.; Власов А.И.; Ивахин А.И.; Осипов А.В. 
(73) Патентообладатель(и): Воробьев Владимир Иванович 

(54) ЧАСТОТНОУПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Использование: в локомотивостроении. Сущность: электропривод снабжен пусковой дуговой обмоткой, а система регулирования - коммутатором обмоток. Коммутатор обмоток электрически связан со статическим преобразователем частоты, основной круговой и пусковой дуговой обмотками и блоком управления преобразователем, что позволяет повысить надежность привода путем упрощения системы регулирования. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



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

Известен электропривод [1] содержащий асинхронный электродвигатель с основной круговой обмоткой статора и систему регулирования, включающую преобразователь частоты с автономным инвертором, блок управления преобразователем с обратной связью по датчику скорости электродвигателя.

Недостатком этого привода является наличие значительной пульсации вращающего момента двигателя в режимах пуска, разгона и движения с малыми скоростями, т.е. при малых частотах напряжения питания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электропривод [2] содержащий асинхронный электродвигатель с основной круговой обмоткой статора, датчик скорости электродвигателя и систему регулирования, включающую статический преобразователь частоты с автономным инвертором и широтно-импульсной модуляцией напряжения, блок управления преобразователем с обратной связью по датчику скорости, обеспечивающий формирование на выходе автономного инвертора напряжения любой, заранее заданной формы.

К недостаткам указанного технического решения относятся высокая сложность системы управления преобразователем и необходимость использования в автономном инверторе быстродействующих силовых элементов.

Целью изобретения является повышение надежности привода путем упрощения системы регулирования и увеличения пусковой частоты напряжения статора.

Для достижения поставленной цели электропривод содержит электродвигатель с основной круговой обмоткой статора, датчик скорости электродвигателя и систему регулирования. Последняя включает в себя подключенный к круговой обмотке статический преобразователь частоты с автономным инвертором, блок управления преобразователем с обратной связью по датчику скорости. Кроме того, блок управления имеет прямую и обратную связь с преобразователем частоты.

Новым в изобретении является снабжение электродвигателя пусковой дуговой обмоткой, а также установка коммутатора обмоток в блоке управления преобразователем системы регулирования. При этом коммутатор обмоток электрически связан со статическим преобразователем частоты, основной и пусковой дуговой обмотками и блоком управления преобразователем и коммутатором.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Электропривод содержит электродвигатель 1 с основной круговой обмоткой 2 статора, систему регулирования, которая содержит подключенный к круговой обмотке статический преобразователь частоты 3 с автономным инвертором (не показан), блок управления 4 преобразователем с обратной связью по датчику скорости 5 электродвигателя 1. При этом блок управления 4 имеет прямую и обратную связь со статическим преобразователем частоты 3.

В электроприводе электродвигатель 1 снабжен пусковой дуговой 6 обмоткой статора, а блок управления 4 преобразователем-коммутатором 7 обмоток статора. Коммутатор 7 обмоток электрически связан со статическим преобразователем частоты 3, основной 2 и пусковой дуговой 6 обмотками статора, а также блоком управления 4 преобразователем и коммутатором. Известно [3] что для уменьшения частоты вращения электропривода электродвигатель можно снабдить дуговым статором вместо кругового, при этом реализуется эффект электромагнитной редукции. Благодаря использованию магнитной системы кругового статора, в пазах которой уложена дуговая обмотка, исключается основной недостаток дугостаторных машин краевые потери на входе и выходе статора.

Электропривод работает следующим образом.

При разгоне, пуске и движении с малыми скоростями к преобразователю частоты 3 посредством коммутатора 7 подключена пусковая дуговая 6 обмотка статора двигателя 1 с центральным углом < 2 Пусковая частота питающего напряжения дуговой обмотки имеет повышенное по отношению к эквивалентной пусковой частоте круговой обмотки значение и определяется выражением:



где fo1п пусковая частота напряжения питания круговой обмотки, соответствующая требуемому пусковому моменту электродвигателя;

соответственно число пар полюсов для дуговой и круговой обмоток.

При соответствующих получается значение обеспечивающее требуемый уровень снижения пульсации вращающего момента двигателя в режиме пуска.

Разгон и движение двигателя с малыми скоростями осуществляется частотным регулированием. При этом система регулирования посредствам блока управления 4 преобразователем частоты 3 формирует сигналы управления инвертором по алгоритму с однократной на периоде коммутацией силовых элементов. Когда скорость вращения вала электродвигателя достигает значения, соответствующего частоте напряжения коммутатор 7 подключает к преобразователю частоты 3 основную круговую обмотку 2 статора, а система регулирования обеспечивает формирование на выходе статического преобразователя 3 частоту Момент переключения обмоток определяется системой регулирования путем сравнения частоты f1 напряжения на выходе преобразователя 3 и частоты вращения вала двигателя fp, сигнал от которого поступает с датчика скорости 5 электродвигателя. Таким способом из частотного диапазона питающего напряжения исключаются низкие частоты и соответственно снижается пульсация вращающего момента двигателя.

Технико-экономическая эффективность изобретения в сравнении с прототипом заключается в том, что функционирование электропривода с переключением основной круговой и пусковой дуговой обмоток и системой регулирования без широтно-импульсной модуляции исключает необходимость использования в инверторе статического преобразователя частоты быстродействующих силовых элементов. Кроме того, это обеспечивает повышение пусковой частоты напряжения статора и упрощает систему регулирования, что повышает надежность электропривода.

С целью исследования характеристик предложенного электропривода были проведены его испытания. В качестве объекта испытаний исследовалась модель дугостаторного асинхронного двигателя с тремя значениями относительных активных углов обмоток статора. Испытания проводились в лаборатории кафедры "Локомотивы" БГТУ на экспериментальной установке, содержащей все основные звенья натурного образца:

1) генераторную группу, включающую синхронный генератор (СГ) и асинхронный привод;

2) систему автоматического регулирования СГ;

3) статический преобразователь частоты (СПЧ) с двумя типами автономных инверторов;

4) систему управления СПЧ с тремя законами управления;

5) модель дугостаторного асинхронного двигателя (АД);

6) обратную связь по частоте вращения АД;

7) модель механической части привода с маховиком, имитирующим массу поезда;

8) нагрузочное устройство.

При проведении испытаний была использована измерительная схема, включающая светолучевой осциллограф, тензоусилитель, источник питания, датчик тока, напряжения, момента и частоты вращения.

В процессе испытаний регистрировались следующие величины: ток фазы АД, напряжение фазы АД, момент на валу двигателя Mдв, частота вращения вала fp. Проведение исследований выполнялись по общепринятой методике для следующих режимов работы АД:

1) режима полного торможения вала двигателя;

2) режима пуска и разгона.

Результаты экспериментальных исследований показали, что при сохранении высоких значений пускового момента его относительная пульсация составила 0,04.0,09. Для сравнения были приведены исследования асинхронного двигателя с круговой обмоткой при оптимальных пусковых частотах и алгоритмах управления автономным инвертором без широтно-импульсной модуляции. В этом случае относительная пульсация пускового момента составила 0,18.0,35, т.е. предложенный электропривод обеспечивает уменьшение пульсации момента двигателя в режимах пуска и разгона в 2.9 раз по сравнению с указанным выше, что существенно увеличивает его надежность.

Кроме того, частота следования пульсаций момента устанавливалась шестикратной по отношению к частоте питающего напряжения. Это позволяет выйти из зоны низших собственных частот привода и обеспечить снижение опасных динамических нагрузок на элементы тягового привода, что также увеличивает его надежность.

Источники информации

1. Электрические передачи переменного тока тепловозов и газотурбовозов,/ Степанов А.Д. Андерс В.И. Пречисский В.А. Гусевский Ю.И. М. Транспорт, 1982, с. 179 233.

2. Тихменев Б.Н. Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями, -М. Транспорт, 1988, 312 с. с. 178-189.

3. Фридкин П.А. Безредукторный дугостаторный электропривод, Л. Энергия, 1970, 138 с. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Частотно-управляемый асинхронный электропривод преимущественно рельсового транспортного средства, содержащий электродвигатель с обмоткой статора, датчик скорости электродвигателя и систему регулирования, содержащую статический преобразователь частоты с автономным инвертором, блок управления преобразователем с обратной связью по датчику скорости, имеющий прямую и обратную связь с преобразователем частоты, отличающийся тем, что электродвигатель снабжен пусковой дуговой обмоткой, а система регулирования - коммутатором обмоток, при этом коммутатор обмоток электрически связан со статическим преобразователем частоты, основной круговой и пусковой дуговой обмотками и блоком управления преобразователем.




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