Способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя

пцУЗИ 42 ОП ИГРАНИ Е ИЗОБАТЕ 1 ЕЯИЯ Союз Советских Социалистических РеспуаликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Дополнительное к авт. свид-ву 1936015,24-0 Заявлено 29.0(51) М КлзН 02 Р 7/00 Н 02 К 27/2 присоединением заявки Ме Государственный камит(43) Опубликовано 30.04,80. Бюллетень М 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 53) УДК 621,313.36(71) Заявител Тольяттинский политехнический инсти 54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к электрическим машинам с вращающимся полем статора.Известен ряд способов регулирования частоты вращения асинхронного двигателя путем изменения тока в обмотке ротора, например, изменением частоты и величины напряжения питания обмотки статора, изменением величины сопротивления в цепи обмотки ротора или величины питающего его напряжения. Кроме того, известен способ регулирования частоты вращения многофазного коллекторного двигателя путем изменения положения коллекторных щеток, запитанных тем же напряжением, что и статор 1.Недостатками этих способов являются низкие энергетические показатели и сложность процесса регулирования.Из известных способов наиболее близок к описываемому способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя путем изменения тока в обмотке ротора, заключающийся в том, что изменяют величину постоянного напряжения, подводимого к обмотке ротора посредством вращающихся синхронно с результирующим вектором поля статора щеток 2.К недостаткам данного способа, обусловленным наличием мощного регулируемого источника питания постоянного тока, отно 1 ЦЕ Н ИЯ"Ъ12сятся сравнительно низкие энергетические и динамические характеристики процесса регулирования.Цель изобретения - улучшение энерге тических характсристик и качества процесса регулирования.Поставленная цель достигается тем, чтокоммутационное устройство, замыкающее часть обмотки ротора, смещают на фикси рованньш угол вдоль окружности его вращения.Введение нового приема в процесс регулирования исключает операцию изменения величины электрической эиерпш, подводи мой при известном способе к обмотке ротора двигателя от дополнительного преобразователя, что значительно снижает энергетические потери при регулировании и обс - печивает улучшение энергетических харак 2 д теристик процесса рсгу лирования частотывращения двигателя. Кроме того, это позволяет упростить и повысить быстродействие, а значит, и качество этого процесса,На фиг. 1 показана развертка разомкну той Оомотки ротора трехфазноготорного двигателя; иа фиг. 2 - график распределсш:я намагничивающей силы и мапштной индукцш; в зазоре между статором и ротором дзигателя (для двухполюс- ЗО ного статора); иа фиг. 3 - взаимное расположение результирующего вектора магнитного поля статора и щеток, замыкаоЩГ 1 х накоротко Об)Отку ротора и БращаОщихся синхронно и соосно с вектором полястатора; на фиг. 4 - график зависимости 5скорости Вращсш 1 я двигателя от угла между вектором мапштпого поля сбмоок с 2 тора и положением коммутационного устройства, например щеток.Регулирование частоты Бращсппя двигателя по предлагаемому способу заключается в следующем.В результате замыкания накороткоразомкнутой обмотки ротора щетками "1 иВ (как видно из фиг. 1) образуются короткозамкнутые секции, состоящие пз активных участков обмотки ротора Ей и ЕС,соединенных между собой с одной сторонылобовой частью, а с другой стороны - щетками (коммутационным устройством) . 20Щетки А и В вращают синхронно и сооспос результирующим вектором магнитного потока обмоток статора двигателя (например, с помощью вспомогательного синхронного двигателя). При этом наводимая 25ЭДС в образуемых короткозамкнутых черсзщетки секциях обмотки ротора зависит отположения щеток относительно векторамагнитного потока обмоток статора, Приугле между ними ао=90 (см, фиг, 3) пыводимая ЭДС в короткозамкнутых секцияхраВна нулю а при уГле ац= 0 наВодимаяЭДС в короткозамкнутых секциях равнамаксимальному значеншо ЕДля изменения частоты Вращения ротор 1 35двигателя коммутационное устройство смещают на (риксированный угол вдоль окружности его вращения (Б данном случае, щеток), При этом изменяется угол между результирующим вектором магнитного поо- Ока обмотки статора и замыкающими накоротко обмотку ротора щетками, вращающимися синхронно и соосно с вектором потокастатора, что определяет изменение Величины ЭДС в создаваемых короткозаКпутых,5секциях обмотки ротора. Измегспие величины ЭДС прпьодит к изменению Бел Ппитока в этих секциях, 2 значит, вращающего момента и частоты вращения роторадвигателя. Щетки можно сдвигать Вдоль 50окружности их вращения и относительнорезультирующего вектора мапштного потока обмотки статора, например, изменяя токвозбуждения обмотки ротора Бспс)Огатс,ьного синхронного двигателя, ВращаюЦс о 5щетки, Это приводит к изменеш 1 о угла нагрузки 0 этого двигателя, а зп ПГ, и ксдвигу скрепленных с его ротором щеток.Например, если необходимо увеличитьчастоту вращения двигателя, то угол а 60уменьшают (например, от а до а) путемувеличеш 1 я тока возбуждеш 1 я обмотки ротора вспомогательного синхронного дви;2 теля. В результате щетки А и В начинают соприкасаться с активными проводниками ротора, Б которых при этом пс,Ожснии щеток наводггся большая по Величине ЭДС, а В СОЗДаваЕМЫХ ПРИ ЭТОМ КОРОКОЗ 21 КНУ- тых ссецпях Обмогкп 1)010 ра Ок уБелии- вас;ся, что пр:шодпт к увеличению ьраща- ЮЩСГО МОМСПа ДВПГЯТС,51, а СГи МОМСПТ Н(1-р 1 зки иа вау, посГ 051 ппыи тс и);1 у Б(ли )сппи вращающего момента двигателя частота вращения ротора возрастает, а скольжснис - у мсньп 1 ае 1 ся. При этом наводимая ЭДС, а следовательно, и ток Б короп(озамкпутых секциях обмотки ротора пачина 10 т уменьшаться и при какой-то новой богвшей) частоте ьращения ротора двигателя наступает динамиеское равновесие вращающего момепа двигателя и момента нагрузки. Пр;1;Ослсдующем умспьшешш угла а равноьссие моментов пасгупает Грп большей скорости Вращения ротора двигателя и т. д,Таким образом, смещая замыкающие накоротко Обмотку ротор 2 щетки Бдоль Окру)кпости пх Вращения п относительно вращающегося синхронно и соосно с нпм результирующего вектора магнитного потока обмо, кп статора, можно осуществлять П. 2 ВНОС РСГУ,.ИРОВаиис 1 астстЫ ВРВЩЕНИЯ асинхронного двигателя Б широких пределах См. фпг. 3, 4).Предложенный способ открывает качественно новыс возможности для разработки конструктивных пр 11 пцппов псстрсепп 5 асинхронных двигателей с широким диапазоном рсгулпровНП 51 частоты вращения и с 55 лу шсГНЫмп энергетическими характерис 11 Нами процесса реГу;1 и 1)сванп 51. Прпмспеппс надежных полупроводниковых коммутацпсппых ус)ройсБ позволит создать сесКсптактиь;С 201;НХРОННЬ:С ДШ 1 гатс:И, Реапизующие предложенный способ рсгулирова. ия частоты вращения.(1)ор(ула пзооретспияСПОСоб рЕГу 1 Ирсваиия ЧаСОТЫ БращСППЯ аСППХРОППСГО ДвнгатЕЛЯ С КОММУТаЦПСНПЫМ у СТро 1 СБОМ, ИаПрп)Ср ЩЕТКа МП, Вра 1 Ц 210- 1, 1;, ( 5 СППХОО 1 ССО( ПО а РСЗ, втИР 5 ЮИ 11 ь В(ктсрс:1 поля стаГора и за 1 ыкаОщим час ь Осмс Тки ротср 2, путсм измспеппя тока и обмотке ротора, с т л и ч а ю щ и йс я тем, то, с цел о улучшения энсргети;сск 1 х характеристик и качества процесса )(Г 1 1 рсвап 51) кс,1 утацпснпОс 1 с)рсйстВО с:СщаО На фпксироваппы 1 у;0,1 и,ОГ 1, Окр; )к 10 сгп е О вращеп 11 я.Источп 1 Кп информации,принятые Во внимание при экспертизеСправочная кпп 2 для эленрстсхн 51 Ш,на и др Л (1 УВУЧ, 1934, том б, с. 180 - 209.2. Лвторскос свидетельство СССР40629, кл, Н 02 р 700, 1932 (прототип).