ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА


RU (11) 2168842 (13) C1

(51) 7 H02P5/40, H02K47/22 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2008 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 2000102959/09 
(22) Дата подачи заявки: 2000.02.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.02.07 
(43) Дата публикации заявки: 2001.06.10 
(45) Опубликовано: 2001.06.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1494187 A1, 15.07.1989. SU 720657 A, 15.03.1980. SU 436426 A, 23.12.1974. GB 1157260 A, 02.07.1969. EP 099803 A1, 01.02.1964. 
(71) Заявитель(и): Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса 
(72) Автор(ы): Жидков В.Е.; Кобозев В.А.; Панков А.В.; Ядыкин В.С. 
(73) Патентообладатель(и): Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 

Изобретение относится к электроприводу переменного тока повышенной частоты с асинхронными электродвигателями. Технический результат заключается в улучшении механических и рабочих характеристик. В пазах магнитопровода статора трехфазного асинхронного электродвигателя расположены две группы полуобмоток. Полуобмотки каждой фазы обеих групп заложены в одни и те же пазы. Полуобмотки одной группы включены в диагонали управляемых двуполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к фазному напряжению источника питания. Полуобмотки второй группы имеют число витков в раз больше числа витков в полуобмотках первой группы и включены в диагонали управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к линейному напряжению источника питания. Полярность подключения к напряжению источника питания полуобмоток первой группы противоположна полярности подключения к напряжению источника питания полуобмоток второй группы. Полуобмотки каждой фазы статора подключены через управляемые двухполупериодные выпрямительные мосты к источнику питания таким образом, что напряжения, подаваемые на вход управляемых выпрямительных мостов для каждой полуобмотки фазы статора имеют фазовый сдвиг на 90 электрических градусов, а угол включения управляемых вентилей больше /2. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электроприводу, в частности электроприводу переменного тока повышенной частоты с асинхронными электродвигателями, и может использоваться в качестве силового электропривода механизмов и машин с частотой вращения рабочих органов до 6000 об/мин, например сепараторов, центрифуг, деревообрабатывающих станков и др.

Известны высокоскоростные асинхронные электроприводы, в которых для повышения частоты вращения используются выпрямительные мосты в цепях питания обмоток статора (1, 2, 3). Недостаток этой группы электроприводов заключается в том, что по обмоткам статора протекает постоянный ток и это требует дополнительных мер для устранения его влияния.

Известны также электроприводы, в которых для повышения частоты вращения в каждую фазу обмоток статора включают магнитные усилители с удвоением частоты: ферромагнитные удвоители частоты (4, 5). Их недостатки - сложность изготовления и большая материалоемкость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа электропривод переменного тока (6), содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две обмотки, первая из которых соединена в звезду и выводами через пары встречно-параллельно включенных тиристоров подключена к фазам источника питания, с которыми соединены одни выводы второй обмотки электродвигателя и через пары встречно-параллельно включенных тиристоров другие выводы второй обмотки.

Недостатки данного устройства следующие.

Двухфазная система обмоток, расположенных под углом 90 град. в пространстве, дает в 1,5 раза меньшую, чем обычная трехфазная система, намагничивающую силу и, следовательно, меньший вращающий момент для данного сечения магнитопровода статора. Использование последней трети полупериода питающего напряжения для формирования результирующего однофазного напряжения приводит к существенному снижению среднего значения напряжения на обмотках, что, при условии применения стандартных заготовок для изготовления сердечника статора, рассчитанных на стандартное напряжение 380/220 В, также ведет к ухудшению механических характеристик двигателя. В рассматриваемом устройстве не предусмотрено выравнивание значения намагничивающей силы на обмотках, подключаемых к фазному и линейному напряжениям сети через встречно-параллельно включенные тиристоры. В каждом пазу магнитопровода расположены по три обмотки, что усложняет конструкцию.

Целью данного изобретения является улучшение механических и рабочих характеристик двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока, содержащем трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две группы полуобмоток, полуобмотки каждой фазы обеих групп, заложены в одни и те же пазы, полуобмотки одной группы включены в диагонали управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к фазному напряжению источника питания, а полуобмотки второй группы имеют число витков в раз больше числа витков в полуобмотках первой группы и включены в диагонали управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к линейному напряжению источника питания, причем полярность подключения к напряжению источника питания полуобмоток первой группы противоположна полярности подключения полуобмоток второй группы, а угол включения управляемых вентилей управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов больше /2.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов, и на каждый полюс и фазу приходится две полуобмотки, причем полярность подключения к напряжению источника питания полуобмоток первой группы противоположна полярности подключения к напряжению источника питания полуобмоток второй группы.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что известно применение на статоре шести обмоток, подключенных к источнику питания через управляемые вентили (6), а также использование выпрямительных мостов в цепях питания обмоток статора (1,2,3).

Однако введение управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов в указанной связи с двумя полуобмотками на каждую фазу статора электродвигателя в заявляемый электропривод, позволяет формировать результирующую ЭДС удвоенной частоты по отношению к частоте напряжения сети непосредственно в электродвигателе, и энергия, потребляемая из сети без промежуточных преобразований, превращается в механическую энергию вращения ротора. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "новизна". На фиг. 1 показана торцовая схема обмотки статора электродвигателя. На фиг. 2 приведена принципиальная схема электропривода переменного тока повышенной частоты. На фиг. 3 приведены временные диаграммы напряжений и намагничивающей силы для одной фазы полуобмоток статора.

Электропривод переменного тока повышенной частоты содержит асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, обмотки статора которого образуют две группы полуобмоток; полуобмотки одной группы 1,2, 3 включены в диагонали управляемых выпрямительных мостов, подключенных к фазному напряжению источника питания, а полуобмотки второй группы 4, 5, 6 включены в диагонали управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к линейному напряжению источника питания, причем полярность подключения к напряжению источника питания полуобмоток первой группы противоположна полярности подключения к напряжению источника питания полуобмоток второй группы. Полуобмотка, подключаемая через управляемый двухполупериодный выпрямительный мост на фазное напряжение и полуобмотка, подключаемая через управляемый двухполупериодный выпрямительный мост на линейное напряжение, имеющее фазовый сдвиг по отношению к фазному напряжению на 90 электрических градусов, заложены в одни и те же пазы и образуют фазу обмотки статора. Для выравнивания магнитного потока, создаваемого полуобмотками, число витков полуобмоток второй группы, подключаемых в диагонали управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов к линейному напряжению источника питания должно быть в раз больше числа витков в полуобмотках первой группы, включенных в диагонали управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к фазному напряжению источника питания.

Принцип работы электропривода поясняет диаграмма кривых, приведенная на фиг. 3.

Рассмотрим работу фазы А полуобмоток статора. В момент времени t1 подается управляющий импульс на вентили 7 и 8 (фиг. 2), они открываются и по полуобмотке 1 начинает протекать ток. При уменьшении тока через вентили до значения меньше, чем ток удержания, вентили закрываются. В момент времени t2 открываются вентили 9 и 10, и по полуобмотке 4 начинает протекать ток. Поскольку полярность подключения к напряжению источника питания полуобмотки 4 противоположна полярности подключения к напряжению источника питания полуобмотки 1, ток и соответственно намагничивающая сила F4 (фиг. 3) для полуобмотки 4 имеют противоположный знак по отношению к току и намагничивающей силе F1 полуобмотки 1. При уменьшении тока через вентили 9 и 10 до значения меньше, чем ток удержания, вентили закрываются. Соответственно в момент времени t3 открываются вентили 11 и 12 и в момент времени t4 вентили 13 и 14. Для фазы В двигателя порядок включения вентилей следующий: 15 и 16-17 и 18-19 и 20-21 и 22, для фазы C: 23 и 24-25 и 26-27 и 28-29 и 30. В результате данной последовательности работы вентилей в полуобмотках формируется ЭДС удвоенной частоты по отношению к частоте питающего напряжения и создается вращающаяся намагничивающая сила F и соответствующий ей магнитный поток удвоенной частоты и по форме близкий к синусоиде.

Экспериментальные исследования заявляемого электропривода переменного тока показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототип) заявляемое устройство имеет улучшенные механические и рабочие характеристики.

Источники информации

1. А.С. СССР N 687539, кл. H 02 K 13/30, 1979.

2. Пат. ФРГ N 1297211, кл. H 02 K 17/04, 18/10, 1970.

3. Пат. Японии N 42-13883, кл. 55 A3, 1967.

4. А.С. СССР N 436426, кл. H 02 P 7/64, 1974.

5. А.С. СССР N 720657, кл. H 02 P 7/64, 1980.

6. A.C. СССР N 1494187, кл. H 02 P 5/40, 1989, /прототип/. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две группы полуобмоток, отличающийся тем, что полуобмотки каждой фазы обеих групп заложены в одни и те же пазы, полуобмотки одной группы включены в диагонали управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к фазному напряжению источника питания, а полуобмотки второй группы имеют число витков в раз больше числа витков в полуобмотках первой группы и включены в диагонали управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к линейному напряжению источника питания, причем полярность подключения к напряжению источника питания полуобмоток первой группы противоположна полярности подключения к напряжению источника питания полуобмоток второй группы, а угол включения управляемых вентилей управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов больше /2.




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