Способ управления асинхронными двигателями

Зпрегнслрпровано в Бюро нзобретенпй Гост. М. Красношапка Спосо б управления асинхронными двнгателям 1 Заявлено 19 июня 1940 гола в НКЭП за М 33780. Опубликовано 30 апреля 1941 гола. Для откачивания нефти из глубоких скважИн может быть применен мотор. насос поступательного дей. ствия, движущая часть которого представляет собой короткозамкнутый ротор, увлекаемый бегущим магнитным полем с переменным направлением движения.Питание подооного двигателя от сети с постоянной частотой связано с разрывом больших токов при частом переключении фаз, большими пусковыми токами и высокими потерями в обмотках двигателя. Эти недостатки в значительной мере устраняются при питании токами переменной частоты, создающими бегущее магнитное поле с постоянной амплитудой индукции в зазоре, рав. номерно ускоренное (при разгоне) и равномерно замедленное (при торможении).Этот принцип реверсивного ускоряющегося магнитного поля может быть эффективно использован и в других областях, как например, в кузнечных молотах, устройствах для забивки свай и т, д.Главным препятствием для применения подобных приводов и дви. гателей поступательно-возвратного деиствия является отсутствие простых экономически целесообразных и надежных в работе генераторов переменной частоты.Согласно изобретению, предлагается весьма простой способ управления асинхронными двигателями, лишенный указанных недостатков.Асинхронные двигатели по этому , способу получают питание от источника переменного тока переменной частоты, выполненного в виде асинхронной машины. Последняя вращается специальным двигателем с числом оборотов, вдвое большим синхронного числа оборотов машины, Благодаря этому двигатель может вращать вал асинхронной машины около синхронной скорости в сторону вращения поля статора.Реверсирование управляемого двигателя при этом обеспечивается периодическимп колебаниями скорости от синхронной, создаваемыми путем периодических переключений приводного двигателя с включения в сеть на режим динамического торможения и обратно.3 строцство, обеспечивающее выполнение предлагаемого способа управле 1 шя, изображено на чертеже, 59736Агрегат состоит из двух машин:асинхронной машины 1 (с соответ.ствующим коэфициентом трансформации при неподвижном роторе),приводного двигателя 2 (асинхронного двигателя или шунтового двигателя постоянного тока), число оборотов которого, примерно, в два разавыше числа оборотов асинхронноймашины 1.В данном примере для краткостирассматривается лишь одна схемас приводным двигателем постоянно-го тока.На кольца ротора асинхронной машины 1 преобразовательного агрегата включена обмотка статора рабочего короткозамкнутого двигатеАсинхронная машина 1 переобразовательного агрегата, примерно, равнапо мощности рабочему асинхронномудвигателю 3. Цепь якоря приводного(разгонного) двигателя 2 включаетсяна сеть через установочное сопротивление 5 или замыкается на установочное сопротивление 4. В про.цессе работы агрегата периодиче.ское включение якоря на сеть и отключение с одновременным замыканием цепи якоря на сопротивление 4производится одним двустороннимконтактором 7. Рубильники 8, 9 и 10служат для включения в сеть асин-,хронной машины и приводного дви-;гателя.Принцип работы преобразователь-,ного агрегата следующий.Трехфазная обмотка статора асин-,хронной машины 1 включена на сеть,постоянной частоты, вследствие чего,в междужелезном пространстве машины будет образовано магнитноеполе, вращающееся с постояннойскоростью,Рассмотрим зависимость величиныэ. д, с. и ее частоты на кольцах разомкнутого ротора от скорости вра.,щения последнего (ротор вращается,вспомогательным двигателем 2),При неподвижном роторе на его,концах получим максимальное зна-чение э. д, с. Е, определяемое напряжением, на которое включенаобмотка статора, и коэфициентомтрансформации машинки Частота на кольцах ротора машины 1 будет равна частоте сети .При некоторой скорости ротора ниже скорости вращающегося поля на его кольцах получим значения э, д. с. Е и частоты г пропорциональные скольжени 1 о 5.Е,=Е 5 и у,=5 при скорости ротора, равной скорости вращающегося поля:Е.,=О и ;=О,при любой скорости ротора выше скорости вращающегося поля скольжение будет отрицательным, но соотношения Е,=Е Ь и г,= г" Я остаются в силе, т. е. сохраняется отношение:Е,- -= сопзгучто обеспечивает постоянство потока в рабочем двигателе.Таким образом, если включить на кольца колеблющегося ротора асинхронной ма,нины 1 обмотку статора рабочего двигателя 3, то в нем образуется реверсивное оегущее поле, скорость которого будет изменяться аналогично изменению скольжения 5 асинхронной машины 1,Вал асинхронной машины 1 жестко соединен с валом разгонного двигателя 2. Направление вращения разгонного двигателя,2 должно совпадать с направлением вращения поля асинхронной машины 1.При включении сгатора асинхр и. ной машины 1 (рубильник 8 разъединен) на сеть, а на кольца ротора той же машины 1 - статора рабочего двигателя 3 эта асинхронная машина 1 будет разворачиваться как двигатель до некоторой скорости холостого хода. Замь 1 кание рубил:- ника 8 в цени якоря разгонного дви. гателя 2 значительного толчка тока не вызывает, так как якорь разворачивается в ту же сторочу, куда вращается асинхронная машина 1,Ротор асинхронной машины 1 с помощью разгонного двигателя 2 быстро достигает скорости, превышающей скорость вращающегося поля. Асинхронная машина 1 теперь будет работать в режиме асинхронного генератора.59736 Отв. редактор П. В. НикитинТнп. Сов. печ М 0.35. М Лак. 3235 .7 ео Госплапиздат Тормозящий момент асинхронноймашины 1 в генераторном режименебольшой, так как в цепь ее рото-ра включена обмотка статора рабочего двигателя 3, работающего припеременной частоте с примерно постоянным скольжением, вследствиечего ток ротора асинхронного генератора вплоть до значения скольжения генератора 5= - 1 остаетсяпрактически неизменным по величине.По достижении разгонным двигателем скорости, близкой к двойнойскорости вращающегося поля цепьякоря разгонного двигателя разры.,вается двусторонним контактором 7,отключается от сети и замыкаетсяна установочное сопротивление 4,благодаря чему обе машины быстрозатормаживаются и при достаточномзамедлении контактор 7 снова вклю-чает якорь на сеть, отключив одинполюс его обмотки от сопротивле-ния 4,В дальнейшем процесс повторяется.,Колебания скорости ротора асинхронной машины 1 и связанного с нимякоря разгонного двигателя от ну-левого значения до двойной скорости вращающегося поля, будутиметь место лишь ттри нечастых ре-,версах. Колебания должны совершаться с определенной периодич-;ностью в пределах некоторых значе-ний выше и ниже скорости вращаю-,щего поля асинхронной машины 1,что определяется необходимой частотой реверсов рабочего двигателя 3 и оптимальным ускорением бегущего поля для каждого конкретного случая.Предлагаемый агрегат позволяет в широких пределах получать различнуо частоту реверсов и величину ускорения бегущего поля в зависимости от настройки работы контактора, значений установочных сопротивлений 4, 5 и реостата 6. Предмет изобретения. Способ управления асинхронными двигателями, работающими в условиях частого реверса и питаемыми от источника переменного тока переменной частоты в виде асинхронной машины, вращаемой приводным двигателем с переменной скоростью около синхронного числа оборотов в сторону вращения поля статор, отличающийся тем, что указанный приводной двигатель, вращаю. щийся в установившемся режиме выше синхронной скорости, периодически переключают с вкл 1 очен и я на сеть в режим динамического торможения и обратно с тем, чтоб,-. преобразователь имел периодические колебания скорости в обе сторо ны от синхронного числа оборотов и тем самым обеспечивал ревегсирование управляемого двигателя.