Электромеханический каскад

1 и 488299 ОП ИСАН ИИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявл 460348 242 с ки Л с присоединением Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий 23) Приоритет) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ А 10 регулирования1 с Высокими 2 предлагаемомкачестве преется дополнис фазовым роой асинхронной 3 Изобретение относится и области электротехники, а именно к управляемым электрическим машинам переменного тока двойного питания.Известны электромеханические каскады, содержащие асинхронную электрическую машину с фазовым ротором, статорные обмотки которой подключены непосредственно к сети (1 о=50 Гп), а роторные обмотки питаются от преобразователя частоты, который через трансформатор также подключен к сети. В режиме двигателя такие каскады позволяют обеспечить плавное и экономичное регулирование скорости вверх и вниз от синхронного значения путем изменения величины и фазы э.д.с., вводимой во вторичную цепь двигателя. Однако при глубоком регулировании скорости вращения высокие энергетические показатели каскадов могут быть обеспечены лишь прн использовании достаточно сложной схемы преобразователя частоты, что является недостатком этих каскадов, ограничивающим область их применения.Для расширения диапазонаскорости вращения в сочетанитзначениями к.п,д. и соз ср вэлектромеханическом каскаде вобразователя частоты использутельная асинхронная машинатором с большим, чем у основн машины, числом по.носов, при этом валы этих двух машин соединены между собой, На фиг.1 показан описываемый каскад; на фнг. 2 - то же в бесконтактном исполнении.Электромеханический каскад состоит из основной асинхронной электрической машины (ОЭМ) 1 с фазовым ротором, статор которой подключен к сети, а ротор - к выходу статического преобразователя 2 частоты (СПЧ), вход которого подкгпочен к ротору вспомогательной асинхронной машины (ВЭМ) 3, преобразующей напряжение частоты питания в напряжение частоты питания преобразователя частоты, Управление СПЧ осуществляется при помощи устройства 4 управления. Для работы устройства управления используются два информационных сигнала: внешнее управляющее воздействие и сигнал обратной связи по скорости от синхронного тахогенератора 5.Пусковой режим наиболее просто может быть осуществлен путем закорачивания обмоток ротора ОЭМ 1 (асинхронный пуск), По достижении ротором ОЭ Ч установившейся скорости обмотки ротора этой машины раскорачиваются и к их зажимам прикладывается выходное напряжение статического преобразователя 2. Частота основной гармоники выходного напряжения СПЧ, а следовательно, и частота основной гармоники тока ротора ОЭ,Ч при использовании в качестве СПЧ3преобразователя, выполненного по схеме силового фазочувствитсльного выпрямителя, определяется разностью двух частот: частоты СПЧпитания и частота , его управления1. - -- 1 уЭлектромагнитные поля якорей обеих электрических машин вращаются в противоположных направлениях. Поскольку электромагнитный момент ОЭМ больше электромагнитного момента ВЭМ, то направление вращения вала определяется направлением вращения магнитного поля ОЭМ, При этом на зажимах ротора ВЭМ наводится э.д.с, с частотой вращения (вра) и частота 7 питаниЯ СПЧ опРеделЯется по формулеРапр1 Го 1: Гвращ: 1 о + -60где Рв - число пар полюсов ВЭМ;пр - скорость вращения вала каскада ротора ВЭМ,Поскольку прц изменении скорости вращения роторов ОЭМ ц ВЭМ пропорционально измененио частоты токов изменется величина индуктивных сопротивлений роторных обмоток обеих машин, а также величина асинхронной э.д.с., наведенной в этих обмотках токами статоров, то возникает необходимость регулирования выходного напряжения статического преобразователя частоты.В случае применения в качестве СПЧ силового фазочувствительцого усилителя с принудительной коммутацией вецтцлей регулированиеце напряжения может быть осуществлено по известному способу широтно-импульсной модуляции (ШИМ). При этом для наиболее простой схемы преобразователя частоты (с двумя управляемыми ключами) напряжения на зажимах обмоток ротора ОЭМ (на вь 1 ходс СПЧ) 13 Сц 5 пот согласно следу 101 ццо зависимостям.С 7,= " СОЗ 7,вПо 1;488299 4неизменной, Для этого регулирование осу 1 цеств яется согласно зависимости угла=- -- 1 о - ч (5) - 1 а 1 5 1 2 где 7,о = 7 в = Сопз(;7. и 7 - коэффициенты регулирования;7. - некоторый постоянный коэффициент;7,о - коэффициент, зависящий от знакаскольжения. 10 1(5) 0 при 5)0,7,(5) - К 5 при 5(0. 15При 52 ФО токи в обмотках ротора ОЭМ изменяются по гармоническим законам. Под действием этих токов создается вращающееся магнитное поле, перемещающееся относцтель но ротора ОЭМ (согласно или встречно) с угловой скоростью ж,=ж - оь, что собственно и обеспечивает изменение результирующей скорости ротора 1.Предлагаемый электромеханический кас кад может применяться в регулируемых электроприводах автоматизированных установок переменного тока малой мощности (единиц и десятков киловатт) и отличается от известных упрощенно схемой преобразователя частоты З 0 для получения относительно широкого диапазона регулирования (стабилизации) скорости вращения в сочетании с высокими значенияМи К.П.Д. И СОЯ 1 Р.Предлагаемый каскад может иметь ц бесЗ 6 контактное исполнение (см. фиг. 2), В этомслучае силовая схема преобразователя частоты конструктивно выполнена в виде вращающегося устройства. Обмотки роторов ОЭМ ц ВЭМ электрически соединены со входом и вы ходом преобразователя через полые отверстиявнутри валов, Управление преобразователем может быть осуществлено при помощи фотоэлектрических или индукционных импульсных датчиков. Такое выполнение электроме хацического каскада позволяет повысить надежность и упростить его обслуживание.(7 о, == " соз 7.з 1 п (азвЕ з2 Уп, /7 о, = СОЗ 7 З 1 П "З+ - )з)где Ь, - амплитуда фазных напряжений ВЭМ; 7, - угол регулирования выходного напряжения СПЧ по методу ШИМ; оь - ч астота скольжения электр ом а гнитного поля ротора ОЭМ, При поддержании во всем диапазоне регулирования скорости электромеханического каскада неизменных значений электромагнитного момента и сов 1 р статора (Р и Я статора) ОЭМ величина тока ротора должна быть Формула изобретения6(1Электромеханический каскад, содержащийасинхронную электрическую машину с фазовым ротором, который подключен к выходу статического преобразователя частоты, вход которого подключен через электроиндукционное устройство с двумя гальванически не.связанными обмотками к питающей сети, о тли чч а ющи йся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, в качестве 60 электроиндукционного устройства используется дополнительная электрическая асинхронная машина с фазовым ротором с большим, чем у первой, числом полюсов, вал которой соединен с валом основной асинхронной ма шины.488299 юг. 7 Сеть юг. дактор Заказ 217/6 Изд.ЦНИИПИ Государс Подписноеров СССР Тираж 782овета Чноткрытийаб., д. 4,5 Яо 1 885твенного комитета Слам изобретений и