Ртехфазный асинхронный двигатель, управляемый реверсивным магнитно-полупроводниковым усилителем мощности

р 660 82 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕВЬСТВУ Союз Советских Социалистических(61) Дополнительное к авт, свпд-ву (22) Заявлено 24.08,73 (21) 1954728с присоединением заявки Ле - (23) Приоритет 07 Н 02 Р 5/42 сударственный комитет Опубликовано 30,04.79. Бюллетень чв 16 3) 621.382,3(45) Дата опублико ания описания 30.04.7(54) ТРЕХфАЗНЪЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ,УПРАВЛЯЕМЫЙ РЕВЕРСИВНЪМ МАГНИТНООЛУПРОВОДНИКОВЪМ УСИЛИТЕЛЕМ МОЩНОСТИ2 Р 1 зобрстсние относится к электротехнике и предназначено для использования в следящих системах повышенной надежности с трехфазным исполнительным асинхронным двигателем,11 овышение надежности работы подобных усилителей мощности (УМ) обычно обеспечивается использованием простых схемных решений, достаточно больших запасов по току и напряжению для полупроводниковых приборов, высоконадежных магнитных элементов как во входных, так и в выходных каскадах.Известны двигатели с усилителем мощности, в которых используется обычный неуправляемый вентиль, включенный последовательно с тиристором, позволяющии повысить допустимое обратное напряжение 11.Однако в этих устройствах нельзя решить задачу уменьшения полного напряжения на тиристорных ключах как в прямой, так и в обратный полупериоды напряжения.Известен также и другой двигатель с усилителем, выполненным на магнитных элементах 21.Этот усилитель содержит в выходном каскаде группу из четырех насыщающихся трансформаторов, включенных первичными обмотками последовательно в две управляемые фазы силовой цепи двигателя и соедипенных по мостовой схеме, два тирисгорных ключа и блок управления тирнсгорами, включающий в сеоя широтно-импульсныи модулятор ШИЛ 1), выполненныи на5 магнитном усилителе, транзисторныи формирователь заднего фронта импульса управления и фазочувствительныи выпрямитель цепи жесткои обратнои связи по выходному напряжению. В усилителе реали 10 зован принцип фазового управления тиристорами в функции напряжения или токавходного сигнала, так что в зависимости отугла открытия тиристоров изменяется токподмагничивания насыщающпхся транс 15 форматоров и напряжение на нагрузке,недостатком известного двигате,я являстся двоиное повышение напряжения на закрытом тнрпсторе при открытом другомотносительно линеиного напряжения пп 20 тающеп сети, приведенного ко вторичнойобчотке), что связано с соответствующимповышением пх установленной мощности истоимости, и, кроче того, отрицательно сказывается на надежности работы,25 Целью изобретения является повышениенадежности работы усилителя путем компенсации изоыточного напряжения.Для этого в усилитель дополнительновведены два насыщающихся трансформатора, первичные обмотки которых соединеныпоследовательно и подключены к двум Входным ззжхз: силОВОЙ цепи соотВе 1 ст вующим управляемым фазам двигагеля, ы вторичные обмотки каждого из упомян.т,х трансформаторов включены послсдовытельно в цепь вторичных омток каждой пары трансформаторов силовой ц.пи двиытсля обоих направлений врацсния.На чертеже изображено прсдла ысмс устройство.УстрОЙство содеэ;кит стьрс сиг 1 вь 1 х нысыщающихся трансформатора 1:Нр) 1 4, два компенсирующих насыщыющпхс 5 трансформатора (х 1 Т) 5 и 6, два пгупэОБОДникОВых клеочы-иристорз 7, 8, б;1 Ок 9 фазового упрывлени 51 тиристорами и )сх - фазный асинхронный двигатель 10,ДЛ 51 ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ДЕ:ЕЕПЯ ГИС 1- ного напряжения питающей сети фаз А и В между КНТ 5 и 6 в режиме отсуствия входного сигнала, их первичные обмотки могут быть зашунтированы резнеорамии 12, с равными сопротивлениями, сосгывляющими равноплсчии дс,игель напряжения, Эта мера обеспечивает лучшсс симметрирование каналов,обоих паправ;спи Вращения по Величине пз 1 эяжспиЙ пы трансформаторах 5, 6 и гиристорых 7, 8 и симмстрируст характеристику Вход-вы- ХОД..,П 1 и 2 вклочсны последовательно Б пэБОД 2 ДБ х УПРсп 3 л 51 емых фс 3 Л и В ДБ 1. гателя, а .:НЕ, и 1 ьч(лючены им псрскрсстно и образую мосговую схему ЭКГ 0- сния управляющи элементов Быходног каскада. ( одной диагонали моста подклк)чсны фазы э( и В питаОщсй с.т, ы дрГОР дИаГОНаЛИ ПОдКЛОЧС 32711 КЧЭИ 7 и й трехфазный асинхронныи двигаель и, ЧСМ ООЕСПЕЧИВЗЕ 1 СЯ ЕГО РСВЕРСИБНОЕ УПР 2 Б- ление по двум фазам. 1 реИи зажим с о- Х 0 к С 1 сгОРс 1 ДБИГ 21 СЛ 51 ПОДКЛ 10 1 СП НСПО- срсдсГ 13 сппо к ззсппыющей ссти.эори шыс оомотки обеих пыр .:Е 1, 2 и 3, 4 ВКЛ 101 ЕПЫ ПОСЛСДОБсТС.1 ЬН ПЫ Рс(ЗПСТЬ ИНДуКТИрОБ 2 ПНЫХ Б ПИХ Пснр 51 КСПП(, КЗ ПОКЗЗЗНО Б УПОЭ 151 НУТОМ 11(РИ .1 КОМ Бкл 10 чспип ОбмотОк нзп)51 ЖЯи 51 пз эбих полуп)ОБОДиковых к;1 ю Ых 7 и 8 сОБИДЗ- ю НО ф 23 с с лРН 1 сЙным И 2 И)51 жсписэ 1 фз,5 А и В питающей сети, благдыр чем КО ОСУЩЕС 1 В,ЯС 1 С 5 фсЗОБОС УПРЗБ 1 СНИС Оооими ключзмР 7, 8 с ПОощшо ОДнофазНОГО МаГНИГНОГО Шс;СЫ. 1 ОСЛЕДОВат ЛЬПООсими Боричпыи обэ 0 зэ 1пары СН 1 1, 2 и 8, 4 включена вторичная оомоткз одного из двух х5 и 6 сответственно, так чтобы напряжение хН Быч талось из эезультиэующеГО нзпэ 51 жс 1 и 51 двух последовательно соединенных вторичных обмоток СНТ.Все насьпцающисся трансорхе 07 м 7- гут быть как понижающими, так и пвып)ы ющи ми, пр и этом коэффициенты тр ас(рор Ъ Ыцннс 3 ир 51 ЖС,И 51 КО БТр 1ОЙЙХ 1 ТК ВСЕХ 1 Т (т,Ст) дОЛ)КПЬ бЫЬ ОДИПЫКВЫ,ы коэффициенты трансформации хМТ(т(КЭт) МОГУТ ИМСЬ О К.10 НСНИ 51 О Кзф.фициснта (;НТ в обе стороны как вместе,5 тзк и ИО)03;ь. , ,Бс,1 нОппс(1 хкх Оп 0 СИТС,ЬНО С тС.ЬШ 1 ТСЯ НЗПРЯЖСНИЯКЫК Нс 32 К) Ь 0Ы (П с ОКр Ь 1 Ом ПОЛ (- клч, 11;); Акэ = -7 ОНГ3 РСЖИЭ 1 С ОТСУ ГСТ 551 СИГНЗЛЫ НЫР 51)КОЕИ 51О ПЫ Обоих (;,110 сХ 7 И 8 )с 1 БНЬ 1 1 М,10 ПОЭ 0 М , 11,Ы Б,151031 СТ Ь ,С:1,11",1 иО,НОС ГЬ Т(.: -1755(.с 5. ( Э Мы,11.031,с 51(ис 1(кэ .52 К,1(7 сС051 15 РС С;1 с Х 1.: - 1,) СтНерви 5(ыс 7)эогк К,"51 6, О нагружены5 10, 1 К Пс ЭаНИ ИБЗЮЦХ ОМ ПОЭ ОМУОН 1 МОГут бьть пымтз 1;ы проводом значительно бо;се онкпм, чем провод БгоричНОй ОбМОГЕЫ. 1 ОЭТЭЭЭ ГабарИтыая МОщность 1,Т хО)кет пс превышать 55 - 60=-7 ОП ) С СООТВЕТ Бт ОЩИЭ( СН ИЖСН 1031С 10 ИЭ 1 С 1 И) .11 рсдлыгасмос ус(ройс Бо рабыс слсдгюциэ 1 оразом75 В исхОДНм сос 15:П 1 и, 1 рп Бк;ю 1(.Ныхнитыощпх напряжениях 1, (7 стст)ии входОГО СИГНсЛЗ фЫЗс 1 ИМ,ЬСОБ УРЫБСНИ 51О.ИЗКс К 180, 13 ЫХдОС 112 нр 51 ЖСНС;113 -к к пугю, н 1 пр 5(же 1 и 1(с 1 с 3 ных О 00(ЭКХ ВС(.Х (, 131 1, 2, А 4 .тп -тЪ (т,5,70( о;инаковы; равны л с 1т(у пы 1)Я)ке(57 птс.Щей сети Ь с(рЯ;115 Пс Псрв 1 Ч 1 ЫХ ОЭТКЗХ Ь,Е1 5, О1- ,1т СОС 12 Б.151 О 1 00 .(. СЛИ СЧ 1 Пс 1 ТЬ-0 .,(7 ,1 ;)и ИОДс 1 чс БхД 10 0 си( Злс 0:рсс,Ее 31 йО,5 5 ) П Ос 1 17 Ы;3 с1 Л Ь СО Б ,11 р с 3 Л ( -1551 Д(10(7 ,3 ЭС:.)Р 53, 1 с 1 РМ(7 , СТЫ -ОБИ 051 Э(.11 ш( 8015 5.00 с:ысги 1107,1 ПСРОД:211 РЯЖСи ОГДСТ ОК 7111.1 рп э Ом О Цсп 3 Грпп 1 х ООМ 101, (1и 0 и 11 . о ПО с.01 )ьНр.гс 1 ы 1 И 1.1 Г ЬС Ып 1 К, О, Ы ГОДР 51 051)ЛСН 1:О 3 71 МОКС ПОСТ 051 НО: СОГ 1 с(3 Л 5 ЮПсй ССР С НИКИ50 (. ГП 1 И 2 и Х 11 О Н) рППИП 33 ГС 5 а ВГСЧСНПС ОПРСДС,1 СНОЙ ЧЫС 1 И П(.РПОДЗ сСЫцз 0 с 51. В )с)3 гьс 1с 1 ы ДБ 1 ГЫс,с П 051 Б.15 СТСЯ Пс 1 П 75 ж 1 Ис С С)ТБСТСБ,ОщМСрсдованп м фзз. 13 р 3 сдспноо краткого55 ЭписпИ 5; сгсдгсг, .х,рыкс(5)3 физпССКИХ ПЭОЦСССОБ НсСЬ 1 ЦЗЮЩИ(.С 5 Т)Ыс(1)ОРмзтры рыссэрнысог(7 устройстваПРСДСТс 1 Б.15110С 001 Пс 1 ГО ИНОС КЫК ОДНО.ПОЛУПСРИОДЫС ДРОСССЛИ НаСЫЩЕНИЯ С Не;0 110 да Влсинй 1 срс. сино 1 состзвля 1 щси Ос.НОВ 10 И (ЗС (ЭТ 3 ПОНИ унрсВ;10 И 51 - Е 3Д 5 П 1 М СЛс 10 Б 1(01БОр 1 Ч Ь 1 Х ООМОГ 01,Зс(ЭКУТЫХ Н 1 ЛУПРОБОДНИ(ОНЫЙ КЛЮ 1.Нспрпнпип.Ьнс73 пч( ской Гчк(С 5:Рс 151, НО с, Г(. Б(511(7( 15 72 ОЯСГ РО 660182цссса ддцного устройсгва различие между характером работы СНТ ц КНТ заключастся В том, что полнос едсыщснис ,НТ наступает црц мальх токах цспи вторичных обмоток тра:.сформаторов - примерно нс более 10% того тока, при котором наступает Юлно насыщсцц; СНТ. Этд особенность обусловлсцд сравнительно больппм СОПрОтцВЛСНИСМ НсГруЗКЕ КаЕКдОГО КНТ 5 ц 6, так как в роли этого сопротивления Выступает первичная обмотка другого, нсцасьцпсцного, К 11 Т (заПунтированпя тдкжс достато шо большим сопротивлением плеча симмстрцрующего д литсля 11, 12).110 э; 0)Г с 1.051 Блеццсм сиГПЯ;1 а ц Открьтцсм кляча 7 КНТ 5 быстро насыщд тся и линейос напряжение фаз А и В пита.ошей сети, гочтц Голностью прикладывается к псрвич ой обмотке КНТ 6 и соответствснно увели швдстся нд его вторичной обмотке.С увелцчспцсм входного сигнала геометрическая раз.ость на.ряжсний вторпчцых обх 0)(ок СНТ 3 и 4 (.тз = Ьцспе закрытого ключа 8 также увеличивается и прц полном цдсыпении СНТ 1 и 2 достигает двойной г)елцчины линейного напряжения цггающсй сети У;(.Таким и было бы напряжение на закрытом ключе 8, сели бы не было КМТ 6. Напряжение вторичной обмотки КМТ 6, близкое цо величине к К, вычитается из результцрующсго напряжения цепи вторичных обмоток СНТ 3 и 4 /(.)тз - Ьт 4/ = 2(т благодаря чему напряжение на закрытом ключе 8 К,з увеличивается лишь до однократного значения К,.Если принять Ке(мт = 1,5 Конт, то наибольшее напряжение на закрытых ключах К, ц Усз будет составлять всего 0,5 l (црц Ко =. 1), т. с. уменьшается в 4 раз цо сравнению с прототипом. Соответствснцо может быть уменьшена установленная мош:ость олупроводниковых ключей илМО)КСТ ОЫТЬ ПРИН 51 Т ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ Зс 1- и.с на коэффициент ис.ол зования цх по Напряжению с целью повышения надсж.ос и.,"(альцсйцес увсличсцис Ккмт связано с заметным сццжсисм чувствц: сльнос гц СЦ.ЦТ(.ЛЯ В ЗосС .(ЛЬХ ВХОДНЫХ СЦ 1 НЯЛОВ (т. с. с ухудшснцсх линейности хардктсрцстцкц Вход - выход), поэто соотношение Кк)т = 1,5 1(.1( являстся, практцчс ск(; ма:,( ц)2 11,цо дочмси(ы1. Ф о р ( у Г 1 изобретения1. Ррсхфазный;сцнх;)онпый двцгат(ль,10 управлчемый рсвсрсцвным магнитно-полуцроводнцковьм ) сцлцтслсм моецносп 1, соДС ) ж Д 1 И Ц Д Б Д Г ОГ ( Ц ) 0 3 ОД ЦНОВ Ь 1 Х КЛ 0 с 1,СООтветствсНно ДВУМ ;ШРЯВЛСНЦЯМ ВРаЩСН И 51, ОГ О К 3 П ,) с Г СЦ 5 1: О.Г Ц Р ОБОД .К 0 В Ь )ЦК,1 ОН с 1 )Ц Ц СЫ РС Н;1 СЫ П с 1 10 ЦЦХС 51 Т) 2 НСформаторд, цсрвц щыс Обмотки которыхвкл;очсцы цослсдовагел но ь две управляемыс фазы силовой цсцц двигателя по реверсивной мостовой схеме, а Оследова 20 тельно сосдиненныс вторцчныс обмо(кцка,;,.Дой пары трансформаторов обоих нардвлснцй врПснця подключены к пол Ги Р 0 Б 0 Д Н И и 0 Е) Ь М К Л 1 О и с 1 М, 0 Т Л Иа Ю Щ Ц 11 с 51 см, то, с целью ПОВышснця нддсжцо-д С Ц РДООЬ 1, ДОЦ 0,1 ЦЦГСЛЬНО ВВСД(. Ы ДВ 2 Нс 1- сыщающцхся Грдцсформа орд, и "рвцчнысобм)гки котоых (.Осдцсцы цослсдоватсльЕ 030 ДКГ 1 К)С 11 К ДВУМ ВХОДНЫМ ЗажЦМс)1силовой цепи, соответствующим упрд 3 Гяс 30 мым фазам двигателя, д вторпчпыс обмотКЦ К 1 жДОГО 13 )ПОМ 51 Н МТ 1 Х ТР 213 ефОР. сТОРОВ ВКЛ К)1 СНЬ 1 ПОСЛСДОВЯ 1 СЛ ЬЕ 10 В ЦСПЬ 1310 РисНЫХ ОООТОК Кс)КДОс ПЯРЬ 1 ТРс)Н(.фОР)12торов силовой цспц двигателя обоцх ца 35 правлений вращецця.2. 1 вцгатсль по и. 1, о т л и ч д:о щ ц йС 51 ТС), ТО, С 1,СЛЬЮ с,1 пСНЦ 51 СИММСГрцч,ости хардктсрцс;цкц в.,од Выход, квходпым зажимам силовой цсцц уцравляс 40 мых фдз подкг 0 сц равноцлечци рсзцсторц яд(сл ц т(.,1 ь ; ц р 51 ж(;, ц ) с 8 сдц я я чч к100010 СОСДЦ Цен 3 (. ТОКО 1 СОС,ПСЦ 151срвцП 1 ьх ОбмоГок ;.( )15 пс 1 ях;.1010 ГП,П 1(,П)ЦХ ЦсС 1 ЦД)( Л се)1 -, Р Ц 1) ) )Мс (1013