Машинно-вентильный каскад

Сею Советских Социалистических Республик(21) 1928723/24-7 51) М Н 02 К 17/34Н 02 Р 7/78 аявкиприсо пением Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийн открытий 23) Приоритет публиковано 30.03.76. Бюллетень12Дата опубликования писания 02.07.7 2) Автор изобретения К. Аракелян Заявитель Чувашский государственный университет им(54) МАШИННО-ВЕНТИЛЬНЫЙ АД Изобретение относится к многомашинным регулируемым электроприводам переменного тока, обеспечивающамплавное регулирование скорости, поддержание заданной скорости с высокой степенью точности, синхронное вращение валов нескольких пространственно. разобщенных приводов единой рабочей машины или нескольких машин, связанных между собой по технологическим требованиям.По основному авт. св,312343 известен машинно-вентильный каскад,содержащий асинхронный двигатель, с валом которото жестко соединен вал синхронного двигателя, Роторная обмотка асинхронного двигателя соединена через выпрямитель, дроссель и инвертор со статорной обмоткой синхронного двигателя. Управление инвертором осуществляется блоком управления.Цель изобретения - расширение области применения каскада.Это достигается тем, что в предла 1 гаемый каскад введены вспомогательные синхронные машины, включенные статорными обмотка)ми между выходом инвертора и входными зажимами статора синхронной машины каскада, а цепями возбуждения подключенные к регулируемому источнику возбуждения той же синхронной машины,На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого каскада. Миогодвигагельный синхронный регулируе.мый электропривод переменного тока содержит главный асинхронный двигатель 1, с валом которого жестко соединен вал вспомога тельной синхронной машины 2. К статорнымзажимам машины 2 подключа 1 отся синхронные машины 3 группового вспомогательного привода, связанното технологически с базовьгм приводои, образованным каскадом двига телей 1 и 2. К роторной обмотке двигателя 1и статорной машины 2 присоединяется выпрямительно-инверторный каскад, состоящий из трехфазного мостового вьспрямителя 4, инвертора 5 (собранных на полу 1 проводниковых 15 управляемых вентилях-тиристорах) и сглаживающего дросселя б. В зависимости от требуемого диапазона регулирования скорости каскада выпрямитель 4 может быть управляемым. Управление инвертором 5, ведомьгм син хронной машиной 2, обеспечивающей естественную коммутацию вентилей, осуществляется блоком управления 7, состоящим из статического фазорегулирующего устройства и генераторов импульсов, отпирающих вентили.25 Синхронная связь между инвертором 5 ифазовьгм напряжением машины 2 реализуется благодаря подключению входа фазорегулирующего устройства блока 7 к трем зажимам статорной обмотки машины 2.30 Цепи возбуждения синхронных машин 2 и5 10 15 20 ф 2 ф 1 Р 2 3) 25 30 35 0 = - еф сои з 40 50 б 0 У,;,=С,сов,33 питаются от выпрямителя 8, управляемото блоком управления 9, на входе которого сигнал положительной обратной связи по току нагрузки 10 суммируется с управляющим сигналом У,Для пуска системы электропривода из неподвижного состояния предусмотрены автоматы (контакторы) 11, 12 и 13 и пусковые сопротивления 14. Для торможения системы в режиме динамического торможения предусмотрен контактор 15. В случае необходимости согласования напряжений статорных обмоток вспомогательных машин 3 с напряжением машины 2 предусмотрен повышающий (понижающий) трансформатор 16, Подгонка характеристик холостого хода машины 3 может быть осуществлена регулирующими элементами 17, условно изоораженными в виде, резисторов. Схема предусматривает также использование в качестве машин 3 синхронных машин с постоянными магнитами на роторе.В системах многодвигательного электропривода с мощным базовым и маломощными вспомогательными приводами, котла возможно дробление напряжения вспомогательной синхронной машины 2 между машинами 3, последние могут быть выключены своими статорными обмотками пофазно последовательно в единую цепь. Аналогично могут быть включены также обмотки возбуждения машин 3.Регулирование скорости системы - базового и вспомогательного приводов - сопровождает. ся согласованньгм регулированием напряжения и частоты тока на выходе инвертора 5. Это регулирование осуществляется воздействием либо на возбуждение синхронных машии (изменением Уу), либо воздействием на угол опережения отпирания вентилей инвертора 5 (изменением Увх). Закон частотного регули. рования машины 3 задается требованиями технологии.Пуск всей системы электропривода производится вхолостую либо под нагрузкой включением автомата 11 при введенных в роторную цепь двигателя 1 пусковых сопротивлениях 14 и возбужденных включением автомата 13 синхронных машинах 2 и 3, В режиме пуска инвертор 5 заперт, В процессе разбега асинхронного двигателя 1 синхронная машина 2 работает в генераторном режиме, обусловливая э,д.с, вращения переменной частоты. Мгновенное значение этой э. д. с. и ее частота определяются магнитным потоком машины 2 и скоростью вращения а вала каскада. Под действием э. д. с. машины 2 осуществляется частотный пуск синхронных машин 3.По завершении пуска асинхронного двигателя 1 с отключением пусковых сопротивлений 14 в роторную цепь его вводится противоэ. д. с. инвертора 5, т, е. напряжение где У, - напряжение на зажимах машины 2; 4- угол опережения отпирания вентилей инвертора,чем обеспечивается переход базового электропривода в режим работы известного ма. шинно-вентильного каскада. При этом син. хронная машина 2 переходит в двигательный режим, реализуя часть мощности скольжения двигателя 1 на вал. Другая частить мощности скольжения расходуется машинами 3. В установившемся режиме работы каскада напряжение и частота тока на выходе инвертора 5 остаются постоянными, а величина мощности, отдаваемой двигателем 1 синхронным машинам 2 и 3, определяется скольжением каскада. При этом устанавливается жесткая синхронная связь между скоростью каскада и скоростью, развиваемой синхронными машинами 3: где Р Р, - число пар полюсов соответственно синхронных машин 2 и 3.Если каскад работает в режиме холостого хода или с малой нагрузкой на валу, то инвертор 5 либо закрыт, либо работает при сравнительно больших углах ( - . Следова 2 тельно, напряжение, вводимое в цепь ротора двигателя 1 - Ую )О. Однако, синхронная машина 2, будучи возбужденной номинальным (или близким к номинальному) током, поддерживает на выходе инвертора 5 или, что то же, на зажимах статорных обмоток машин 3 напряжение где К, - конструктивный параметр;Э - поток возбуждения в зазоре машины 2,близком к номинальному Поэтому синхронные машины 3 обеспечивают необходимую статическую и динамиче. скую устойчивости, а активная мощность, потребляемая в этом режиме, расходуется из сети, поступая в синхронную машину 2 с вала каскада,Это одна из главных особенностей предлагаемого машинно-вентильного каскада, позволяющая задаваться необходимым уровнем напряжения Е/, и частоты тока , машин 3 независимо от уровня вводимого в роторную цепь асинхронной машины напряжения У,;.Таким образом, в области высоких скоростей каскада рассматриваемый многодвигательный электропривод может работать устойчиво при условии, если регулирование скорости вниз от холостого хода каскада реализуется углом опережения отпирания вентилей инвертора - ф(ф.п при токе возбуждения 2 вспомогательной синхронной машины 2, близком к номинальному.Тираж комитета Совета М ретений и открытий 35, Раутпская наб.,2 Изд. М 1339 Ц 1-1 ИИПИ Государственного по делам изо 113035, Москва, Ж82 ис аз 14 ПодписноеСССР ипография, пр. Сапуно Увеличение диапазона регулирования скорости всей системы за счет возбуждения синхронных машин 3 ниже предельной нецелесообразно, поскольку это приведет к неоправданному росту габаритов этих машин и к неустойчивой работе системы. Использование суммарной установленной мощности машин 3 для расширения пределов регулирования системы целесообразно лишь при последовательно соединенных (обмотками статоров) машинах 2 и 3.Таким ооразом, по указанным выше причинам диапазон регулирования скорости системы электропривода ограничен вверх скоростью холостого хода каскада, вниз - регулировочной возьможностью инвертора 5, лимитированной коммутациоппой устойчивостью его. Этот диапазон при соотношении мощностей машин каскада 1: 1 составляет менее чем 2:1.Торможение систеиы многодвигательного электропривода реализуется с использованием принципа динамического торможения синхронных машин. Для перевода каскада со вапомогательными синхронньгми машинами 3 в режиме динамического торможения откл 1 очается автомат (контактор) 11 от сети, запи рается инвертор 5, а статорные цепи возбужденных синхронных машин 2 и 3 подключаются "псмощью контактора 15 к сопротивлениям 14, имеющим необходимую тормозную ступень. Интенсивность торможения может 10 регулироваться известными апособами. Машинно-вентильный каскад по авт. сн.15312343, отличающипся терм, что, сцелью расширения области его применения, в него введены вспомогательные синхронные машины, которые включены статорными обмотками между выходом инвертора и входны ми зажимами статора вспомогательной синхронной машины каскада, а цепями возбуждения подключены к регулируемому источнику возбуждения той же синхронной машины.