СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ


RU (11) 2199815 (13) C2

(51) 7 H02P7/36, H02P7/62 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 2000106211/09 
(22) Дата подачи заявки: 2000.03.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.03.13 
(43) Дата публикации заявки: 2002.02.27 
(45) Опубликовано: 2003.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2094940 C1, 27.10.1997. RU 2069032 C1, 10.11.1996. US 4007408 A, 08.02.1977. GB 2077064 А, 09.12.1987. GB 2122434 А, 11.01.1984. 
(71) Заявитель(и): Цецулин Аркадий Петрович 
(72) Автор(ы): Малинин В.И.; Малинин Л.И.; Цецулин А.П.; Шлосберг В.И. 
(73) Патентообладатель(и): Цецулин Аркадий Петрович 
Адрес для переписки: 630092, г.Новосибирск, а/я № 74, Т.Г.Костиной 

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроприводам переменного тока с асинхронными электродвигателями. Технический результат, заключающийся в расширении диапазона регулирования, достигается путем того, что на обмотки асинхронного электродвигателя подают напряжение регулирования и изменяют одновременно частоту и действующее значение напряжения регулирования, причем напряжения регулирования подают в виде напряжения питающей сети переменного тока, при этом плавно изменяют длительность периода подачи напряжения регулирования, причем длительность напряжения регулирования равна периоду напряжения питающей сети. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано преимущественно в электроприводах переменного тока с асинхронными электродвигателями, т. е. там, где регулирование осуществляется путем изменения действующего значения напряжения и частоты, и может найти применение при регулировании температуры в нагревательных установках, в частности, выполненных на основе галогенных ламп.

Известен способ регулирования скорости асинхронного электродвигателя, при котором изменяют длительность подключения двигателя к источнику питания на временном интервале, равном периоду подключения [1]. Однако данный способ малоэффективен, так как не обеспечивает широкого диапазона регулирования скорости электродвигателя и, кроме того, не исключает значительных колебаний скорости, т.е. не обеспечивает плавного регулирования.

Известен выбранный в качестве наиболее близкого аналога способ регулирования скорости асинхронного электродвигателя, при котором одновременно с изменением длительности подключения электродвигателя к источнику питающего напряжения изменяют период подключения" при этом максимальное значение периода подключения не превышает четырех значений электромагнитной постоянной времени двигателя [2].

К недостаткам данного способа относятся следующие. Во-первых, способ не исключает значительных колебаний момента и скорости электродвигателя в переходных режимах при непрерывном, т.е. плавном, регулировании скорости. Во-вторых, при таком способе регулирования скорости снижается коэффициент мощности питающей сети. В-третьих, при таком способе регулирования скорости неизбежно возникают повышенные токовые нагрузки в обмотках статора на малых скоростях вращения. Вышеописанные недостатки обусловлены тем, что момент асинхронного электродвигателя пропорционален квадрату действующего значения напряжения регулирования, прикладываемого к обмоткам электродвигателя на временном интервале, длительность которого равна периоду подключения и вычисляется по формуле:



где Upeг - напряжение регулирования, прикладываемое к обмоткам электродвигателя на временном интервале Трег;

Uс(t) - мгновенное значение напряжения питающей сети переменного тока;

Трег - длительность периода подключения.

Напряжение Uс(t) прикладывается к обмоткам статора двигателя на интервале подключения, длительность которого может быть выражена через длительность периода напряжения питающей сети:

Tвкл = nTc+t, (2)

где Твкл - длительность интервала подключения;

n - натуральный ряд чисел;

Тc - длительность периода напряжения питающей сети;

t - интервал времени, длительность которого лежит в пределах от 0 до Тc.

Если характеризовать способ регулирования таким параметром, как скважность регулирования, являющаяся отношением длительностей Твкл, и Трег, то из (1) и (2) следует, что при одновременном изменении Трег и Твкл, т.е. при плавном регулировании как длительности периода подключения, так и длительности интервала подключения, справедливо выражение



где Uc - действующее значение питающего напряжения сети;

- скважность напряжения регулирования, являющаяся отношением длительностей Твкл к Трег.

Из (3) следует, что квадрат действующего значения напряжения регулирования является функцией не только скважности, но и существенно зависит от длительности интервала времени t.

Зависимость Uрег 2 от длительности интервала t обуславливает возникновение колебаний момента асинхронного электродвигателя в силу следующего. Наличие интервала t обуславливает зависимость средневзвешенного значения коэффициента мощности от длительности этого интервала и приводит к тому, что величина коэффициента мощности асинхронного электродвигателя уменьшается по сравнению с его естественным значением. В ряде случаев наличие интервала t приводит к появлению значительной доли постоянной составляющей в кривой мгновенного значения напряжения регулирования, при этом коэффициент мощности питающей сети существенно снижается.

Изобретение направлено на решение задачи расширения диапазона регулирования при непрерывном, т.е. плавном, регулировании без снижения коэффициента мощности питающей сети.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе регулирования параметра объекта, преимущественно скорости асинхронного электродвигателя, при котором на объект регулирования, преимущественно на обмотки электродвигателя, подают напряжение регулирования и изменяют одновременно частоту и действующее значение напряжения регулирования, предлагается напряжение регулирования подавать в виде последовательности импульсов напряжения питающей сети переменного тока, при этом плавно изменять длительность периода следования указанных импульсов при постоянном значении длительности импульсов, равном периоду напряжения питающей сети.

В предлагаемом способе действующее значение напряжения регулирования изменяется в соответствии с законом:



где fрег - частота напряжения регулирования;

fc - частота напряжения питающей сети.

При частоте fрег, равной частоте fc напряжение регулирования является номинальным напряжением Uном, а частота fрег, равная fc, является номинальной частотой fном, следовательно для предлагаемого способа справедлив закон регулирования М.П.Костенко для асинхронных электродвигателей при постоянстве мощности [3]:



В предлагаемом способе выполнение условия равенства длительности подаваемых на обмотки электродвигателя импульсов питающей сети периоду напряжения питающей сети обеспечивает наибольшую глубину регулирования, т.е. максимально возможный диапазон регулирования.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ. На фиг.2 приведена зависимость от времени мгновенного значения напряжения регулирования, подаваемого на обмотки асинхронного электродвигателя.

Предлагаемый способ может быть реализован, например, с помощью трехфазного устройства, функциональная схема которого приведена на фиг.1. Устройство содержит трехфазный источник 1 напряжения питающей сети переменного тока (ИП), подключенный через трехфазный тиристорной переключатель 2 переменного тока (ПППТ) к нагрузке в виде трехфазного асинхронного электродвигателя (АД) 3. Управляющий генератор (УГ) 4 формирует импульсы управления, период Трег которых плавно изменяется, а длительность постоянна и равна периоду напряжения питающей сети, поступающего с выхода ИП 1. Линейные зажимы ИП 1 соединены с входными линейными зажимами ПППТ2, выходные линейные зажимы которого соединены с линейными выводами обмоток статора АД 3, а управляющие зажимы ПППТ 2 соединены с выходом УГ 4. В качестве источника 1 напряжения питающей сети переменного тока может, например, использоваться промышленная сеть переменного тока. Полупроводниковый переключатель 2 переменного тока может, например, содержать по два включенных встречно-параллельно тиристора в каждой фазе [4]. Управляемый генератор 4 может, например, представлять собой автогенератор импульсов переменной частоты и постоянной длительности.

Предлагаемый способ осуществляется с помощью устройства, приведенного на фиг.1, следующим образом.

При включении ИП 1 и выставлении ручки регулировки УГ 4 в соответствующее положение, т.е. выставлении соответствующего значения длительности Трег - периода следования импульсов, с выхода УГ 4 на управляющие зажимы ПППТ2 поступают управляющие импульсы, длительность Твкл которых равна периоду Тс напряжения питающей сети, а частота равна или ниже частоты напряжения питающей сети. При этом в течение интервала Твкл включенные встречно-параллельно тиристоры ПППТ2 обеспечивают двухстороннюю проводимость каждой фазы переменному току и на обмотки статора АД 3 подается переменное напряжение питающей сети. После чего, на интервале времени, равном разности длительностей Трег и Тс, АД 3 отключается от ИП 1. Для того чтобы изменить значение скорости вращения АД 3, ручку регулировки УГ 4 плавно переводят в новое положение, тем самым изменяя длительность Трег периода следования импульсов, и, следовательно, изменяя частоту и действующее значение напряжения регулирования, прикладываемого к АД 3.

Таким образом, в предлагаемом способе питание асинхронного электродвигателя на интервале времени Твкл осуществляется синусоидальным напряжением питающей сети, при этом коэффициент мощности питающей сети равен естественному коэффициенту мощности асинхронного электродвигателя в заданном режиме и снижения величины коэффициента мощности сети не происходит. Следует также отметить, что для соблюдения равенства среднего значения электромагнитного момента двигателя статическому моменту механической нагрузки в течение периода регулирования Трег необходимо, чтобы электромагнитный момент двигателя на интервале Твкл при низком значении частоты регулирования был существенно выше статического момента механической нагрузки, в силу чего электродвигатель значительно загружен динамической нагрузкой и работает при повышенных значениях коэффициента мощности. Для получения наибольшего диапазона регулирования в предлагаемом способе интервал подключения к источнику питающего напряжения устанавливают равным периоду питающего напряжения. Предлагаемый способ регулирования скорости асинхронного электродвигателя обеспечивает повышение технико-экономических показателей механических исполнительных устройств, функционирующих в режиме постоянства мощности, так как изменение действующего значения напряжения и частоты регулирования соответствует закону МП Костенко при постоянной мощности и электродвигатель работает при практически неизменном коэффициенте мощности [3]. В результате предлагаемый способ регулирования скорости асинхронных электродвигателей позволяет в широком диапазоне регулировать скорость электродвигателей при непрерывном, т. е. плавном регулировании без снижения коэффициента мощности питающей сети.

Источники информации

1. Андреев В., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. М-Л.: Госэнергоиздат, 1963, с.615.

2. Патент РФ 2094940, Н 02 Р 7/36, 7/62, 1997.

3. Булгаков А. А. Частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергоиздат, 1982, с. 53, 54.

4. Бруфман С. С. , Трофимов Н.А. Тиристорные переключатели переменного тока. М.: Энергия, 1969, с. 10-14. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ регулирования скорости асинхронного электродвигателя, при котором на обмотки асинхронного электродвигателя подают напряжение регулирования и изменяют одновременно частоту и действующее значение напряжения регулирования, причем напряжение регулирования подают в виде напряжения питающей сети переменного тока, при этом плавно изменяют длительность периода подачи напряжения регулирования, отличающийся тем, что длительность напряжения регулирования равна периоду напряжения питающей сети.




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