РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА


RU (11) 2035839 (13) C1

(51) 6 H02P5/415 

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

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

(21) Заявка: 5036016/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.03.19 
(45) Опубликовано: 1995.05.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода, М.: Энергоиздат, 1981, с.142-156. Розов Ю.М. Бесконтактные регулируемые электроприводы для систем технологической автоматики. Киев: Наукова думка, 1976, с.40. 
(71) Заявитель(и): Свиридов Георгий Михайлович; Карасик Михаил Исакович 
(72) Автор(ы): Свиридов Георгий Михайлович; Карасик Михаил Исакович 
(73) Патентообладатель(и): Свиридов Георгий Михайлович; Карасик Михаил Исакович 

(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 

Использование: в электроприводах, при создании механизмов, работающих в длительном режиме с вентиляторной характеристикой статического момента. Сущность изобретения: приводной механизм 1, например гидравлический насос, соединен с валом асинхронного двигателя 2 с фазным ротором. Фазные обмотки ротора асинхронного двигателя 2 через обмотки 3 частотнозависимых сопротивлений соединены в звезду. Электродвигатель снабжен обмоткой 4 подмагничивания, которая уложена в пазы статора и обечайки из немагнитного материала, напрессованной на железо статора. Обмотка подмагничивания подсоединена к выходу источника 6 постоянного тока, входом подключенного к выходу задатчика 7 частоты вращения. Обмотки статора асинхронного двигателя 2 подсоединены к питающей сети переменного тока через статический преобразователь 5 источника напряжения в источник тока. Поскольку в цепях питания обмотки статора отсутствуют нелинейные элементы, форма кривой напряжения на зажимах обмотки статора и на входных зажимах статического преобразователя 5 синусоидальна, что обеспечивает хорошие энергетические характеристики предложенной структуры регулируемого электропривода. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение может быть использовано преимущественно при создании механизмов, работающих в длительном режиме с вентиляторной характеристикой статического момента, например насосов, воздуходувок, гребных электрических установок.

Известны электроприводы переменного тока с параметрическим регулированием частоты вращения, у которых напряжение на зажимах обмотки статора асинхронного электродвигателя с фазным ротором изменяется с помощью полупроводникового, например, тиристорного или транзисторного регулятора. У таких электроприводов (см. например, Чиликин М.Г. Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М. Энергоиздат, 1981, с.142-156) потери скольжения в цепи ротора при вентиляторном моменте на валу достигают при скольжении S 0,33 S ном., максимальной величины, значительно превышающей величину потерь при номинальном скольжении Sном. Длительный режим работы такого электропривода (без значительного завышения мощности двигателя) возможен, если потери скольжения выводятся через контактные кольца асинхронного двигателя на внешние активные сопротивления.

К недостаткам электропривода можно отнести наличие щеточного контакта, что приводит к снижению надежности устройства, плохим энергетическим и виброакустическим характеристикам из-за большого количества гармоник значительной амплитуды, генерируемых полупроводниковым преобразователем напряжения в питающую сеть и нагрузку. Кроме того, негативные последствия, вызванные наличием этих гармоник, проявляются в виде дополнительного нагрева электродвигателя и в плохой электромагнитной совместимости с силовым и слаботочным электро- и радиооборудованием, подключенным к общей питающей сети.

Известен электропривод переменного тока, принятый в качестве прототипа, в котором для исключения щеточного контакта обмотки ротора трехфазного асинхронного двигателя подключены к частотно-зависимым сопротивлениям, выполненным в виде катушек, размещенных в полостях трех стальных дисков, закрепленных неподвижно на валу электродвигателя (см. Розов Ю.М. Новый тип ротора для асинхронного двигателя, используемого в схеме дроссельного привода. Энергетика и электротехническая промышленность, 1960, N 4, с.30).

Однако и в таком электроприводе главным остается недостаток, заключающийся в значительном негативном влиянии статического преобразователя на питающую сеть и в ухудшении энергетических и виброакустических характеристик электропривода.

Для исключения этого недостатка в пазы статора, охватывая спинку статора, равномерно уложена кольцевая тороидальная обмотка подмагничивания, которая подсоединена к выходу источника постоянного тока, а к его входу подключен задатчик частоты вращения электропривода, при этом обмотка статора подсоединена к трехфазной сети через статический преобразователь источника напряжения в источник тока, например, индуктивно-емкостный.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого электропривода.

Приводной механизм 1, например гидравлический насос центробежного типа, соединен с валом асинхронного двигателя 2 с фазным ротором. Фазные обмотки ротора асинхронного двигателя 2 через обмотки 3 частотнозависимых сопротивлений соединены в звезду. Электродвигатель 2 снабжен обмоткой 4 подмагничивания, которая уложена в пазы статора и обечайки из немагнитного материала, напрессованной на железо статора. Тороидальная обмотка подмагничивания укладывается равномеpно во все пазы и используется для подмагничивания спинки статоpа. Возможно исключение обечайки, если выpубить дополнительные пазы на спинке статора. Обмотки статора асинхронного двигателя 2 подсоединены к питающей сети переменного тока через преобразователь 5 источника напряжения в источник тока. В качестве такого преобразователя может быть применен параметрический источник тока с использованием L,C-элементов. Такие преобразователи получили название индуктивно-емкостных (ИЕП) и широко описаны в литературе (см. например, Милях А.Н. Кубышкин В.Е. Волков И.В. Индуктивно-емкостные преобразователи источников напряжения в источники тока. Киев: Наукова думка, 1964. Схемы ИЕП имеют высокий КПД (порядка 92-05%) и коэффициент мощности, примерно равный единице.

Обмотка 4 подмагничивания подключена к выходу регулируемого источника 6 постоянного тока, вход которого подключен к задатчику 7 частоты вращения. В качестве источника постоянного тока может быть использован обычный управляемый тиристорный мостовой выпрямитель, угол запаздывания которого можно регулировать с помощью задатчика частоты вращения, выполненного, например, в виде потенциометра, напряжение которого пропорционально углу 

На фиг.2 показано конструктивное исполнение электродвигателя с обмоткой управления.

На пакет железа статора 8 напрессована обечайка 9 из немагнитного материала, в которой выполнены пазы. Число пазов статора 8 и обечайки 9 одинаково. В пазы статора и обечайки укладывается равномерно тороидальная обмотка 10 подмагничивания. Трехфазная обмотка 11 статора и расположенная в пазах железа ротора 12 обмотка 13 ротора выполнены без каких-либо конструктивных особенностей так, как у серийных электродвигателей с фазным ротором (например, типа АК, АИК).

Электропривод работает следующим образом.

Когда на входные зажимы ИЕП 5 подано напряжение (коммутационная аппаратура в виде контакторов или пускателей на схеме не показана) и ток в обмотке 4 подмагничивания равен нулю, на зажимах обмотки статора электродвигателя 2 устанавливается напряжение, равное напряжению питающей сети. Двигатель развивает номинальную мощность, и скольжение в этом номинальном режиме минимально, так как частота тока ротора очень мала (3-5 Гц).

Для регулирования частоты вращения двигателя 2 необходимо с помощью задатчика 7 частоты вращения и источника 6 постоянного тока изменять ток в обмотке 4 подмагничивания. При этом увеличивается магнитное сопротивление основной магнитной цепи (зубцы статора зубцы ротора, железо ротора спинка статора) на участке "спинка статора" электродвигателя, что приводит к нарушению равновесия между напряжением на выходе ИЕП и противоЭДС двигателя. Поскольку ток статора, получающего питание от источника тока, во всех режимах остается неизменным, напряжение на выходе ИЕП и, следовательно, на зажимах статора снижается, что приводит к уменьшению развиваемого двигателем момента и переходу привода с вентиляторным характером статического момента на новую частоту вращения.

Поскольку в цепях питания обмотки статора в отличие от прототипа отсутствуют нелинейные элементы, формы кривой напряжения на зажимах обмотки статора и на входных зажимах ИЕП синусоидальны.

Значение коэффициента искажений формы кривой напряжения на зажимах обмотки статора

Kи= 

где Un и U1 действующие значения n-й и первой гармоник, полученные на экспериментальной установке, лежат в пределах 2% (у прототипа 14-30%). Это обстоятельство полностью исключает не разрешенную до настоящего времени, крупную проблему электромагнитной совместимости статических регуляторов частоты вращения с другим электро- и радиооборудованием. Виброактивность предложенного электропривода по сравнению с прототипом также улучшается.

Отсутствие гармоник в спектре напряжения статора во всех режимах работы в сочетании с высоким (порядка 0,95) значением КПД ИЕП и коэффициентом мощности, равным единице, обеспечивает сравнительно хорошие энергетические характеристики предложенной структуры регулируемого электропривода.

Применение регулируемого электропривода позволяет существенно экономить электроэнергию. Так, снижение частоты вращения насоса с электроприводом предложенной структуры в два раза приводит к трехкратному снижению расхода электроэнергии.

Можно также отметить простоту и, следовательно, надежность силовой части регулятора (ИЕП), выполненной с применением только пассивных L,С-элементов, по сравнению с известными тиристорными регуляторами.

Таким образом, предложенный регулируемый электропривод прост, надежен, имеет пониженную виброактивность, не генерирует гармоник в питающую сеть, имеет сравнительно высокие энергетические характеристики и по совокупности технических характеристик превосходит известные технические решения в этой области. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий асинхронный электродвигатель с трехфазной обмоткой на роторе, которая подключена к частотно-зависимым сопротивлениям, выполненным в виде катушек, размещенных в полостях трех стальных дисков, закрепленных неподвижно на валу электродвигателя, механически соединенного с приводным механизмом, отличающийся тем, что в пазы статора, охватывая его спинку, равномерно уложена кольцевая тороидальная обмотка подмагничивания, которая подсоединена к выходу источника постоянного тока, а к его входу подключен задатчик частоты вращения электропривода, при этом обмотка статора подсоединена к трехфазной сети через статический преобразователь источника напряжения в источник тока, например, индуктивно-емкостный.




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