Способ регулирования скорости вращения электрической машины двойного питания

О П И С А Н И Е п)758455ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл. Н 02 Р 7/42 Государственный комитет по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах и электрических машинах для регулирова ния и пуска машин двойного питания (МДП),Известен способ регулирования скорости вращения асинхронной машины с фазным ротором, к которой подключен преобразователь частоты, заключающийся в изменении частоты Зд, фазы и величины напряжения на выходе Вреобразователя 11.10На статорную обмотку асинхронной машины подают напряжение сети частоты 1,.При регулировании скорости в диапазоне от оэ, = 2 лГ,/р, до ы, (1 + Я) (р, - число пар полюсов машины; Я - скольжение), т.е,т 5 вверх и вниз от синхронной скорости ю частота 1, выходного напряжения преобразователя должна изменяться в пределах от 1 з = О до= 1, Я, При этом активная мощность преобразователя определяется мощностью сколь 20 ження Р = Р Я, где Р = св, М, М - электромагнитный момент, Поэтому, если необходимо регулировать скорость машины от ы= О и вы,ше, максимальное скольжение Я = 1, тогда= 1, и Рз = Р, т.е, преобразователь должен быть рассчитан на установленную мощность асинхронной машины и максимальную выходную частоту, равную частоте сети, что увеличи. вает его габариты,Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ регулирования скорости вращения двигателя переменного тока, заключающийся в том, что в первом;диапазоне регулирования обмотку статора машины, в цепь обмотки ротора которой включен преобразователь, замъткают накоротко, частоту на выходе преобразователя изменяют от= 0 до Чз = 0,51, для регулирования скорости от и= О до со= 0,5 ы, 21 Во втором диапазоне статор размыкают, включают в сеть и, изменяя частоту преобразователя от 1 з = 0,51, до 1 г = О, доводят скорость двигателя до ю= со,. В третьем диапазоне, изменив порядок следования фаз напряжения на выходе преобразователя на обратный и изменяя частоту от758455 4схема реализации способа для МДП с замкнутой накоротко 2 р 2-полюсной группой выводов на статоре,МДП содержит на статоре электрическисовмещенные обмотки с 2 р,- и 2 р 2-полюсными группами выводов 1 и 2. Обмотка аналогичного типа имеется и на роторе. Причемна контактные кольна выведена только 2 р,- полюсная группа выводов 3, а 2 р,-полюсная10 группа выводов замкнута накоротко и не имеет выхода на контактные кольца. Переключаь. тель 4 осуществляет подключение обмоток кпреобразователю 5. Контактор 6 подключаетгруппы выводов обмотки статора к сети.15 При пуске машины переключатель 4 находит. ф ся в положении А, т,е. преобразователь 5 подключен к 2 р 2-полюсной группе выводов статорной обмотки. В этом случае МДП представляет собой 2 р 2.полюсную асинхронную маши 2 О ну с замкнутой накоротко вторичной цепью(2 р 2-полюсная Группа выводов ротора замкнута накоротко) и ее синхронная скорость25Р 2 50Уменьшая частоту Х 2 до нуля можно регу.лировать скорость до ю "- и,. Изменив порядокчередования фаз выходного напряжения пре.обраэователя на обратный и увеличивая частоту12, можно регулировать скорость и) ы,. Максимальное скольжение 8 (или диапазон регу.лирования скорости выше и ниже синхроннойы, ) ограничен максимально возможной час 1 о.той 12 преобразователя, г.е. в режиме 3Данный способ позволяет: регулировать ско.рость от ы = 0 до и = 1,5(о снизить максимальное значение выходнои частоты преобразо.ватег.я до 0,51, и уменьшить его установленФную (активную) мощность,Недостатками указанного способа являются:.необходимость коммутации в статорной обмот.ке - разрыв цели (снятие закоротки) приполовинном напряжении сети, что практическитрудно осуществимо для мощных высоковольтных машин и требует специального оборудования; в случае, если требуется обеспечить неболгной диапазон регулирования скорости и пускпо нижней границы этого диапазона, преобразователь. все равно должен быть выбран на мощность 0,5 р и максимальную частоту 12 = 0,5 Х,а его тиристоры выбраны на значительное напряжение, составляющее 0,5 напряжения останова ротора.Целью изобретения является уменьшение установленной мощности и предельной частоты вьходного напряжения преобразователя и упрощение способа для машин с совмещенными обмотками разной полюсности на статоре и роторе.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе регулирования скорости электрической машины двойного питания, содержащей полюсопереключаемые совмещенные обмотки на статоре и роторе с группамИ выводов,при котором осуществляют подиапазонное регулирование скорости вращения путем чередо.вания различного подключения обмоток машины двойного питания к преобразователю часто.ты, к сети, замыкание одной из них накоротко35и регулирование частоты преобразователя, впервом диапазоне подключают преобразователь,например, к группе выводов обмоток статорас числом полюсов 2 р 2, группу выводов обмотки ротора с числом полюсов 2 р 2 замыкают40накоротко, а группу выводов обмотки роторас числом полюсов.2 р,2 р 2 размыкаюти регулируют частоту преобразователя от 12 0до 2 = 1, 8, где 1, - частота сети, а 8 -скольжение, во втором диапазоне отключаютпреобразователь от указанной группы выводовобмотки статора и подключают его к группевыводов обмотки ротора с 2 р, числом полюсов, а группу выводов обмотки статора с ана.логичным числом полюсов подключают к сетии изменяют частоты напряжения преобразователя от 12 = 1,8 до 12 = О, в третьем диапазоне изменяют порядок чередования фаз преобразователя и регулируют его частоту отт = ОдоЮ = 1 8,На фиг, 1 изображена схема, реализующаяспособ регулирования скорости вращения лляМДП с замкнутой накоротко 2 р 2 - полюснойгруппой выводов на роторе; на фиг. 2 -где 12 - частота напряжения на выходе преобразователя,При увеличении частоты 12 машина начинаетразгонаться и вращается с некоторым скольжением 82 относительно скорости вращения и 2.2 р 2-полюсного магнитного поля, Изменениемчастоты 12 выходного напряжения преобразова.теля можно регулировать скорость машиныф 2 (1 82 )в пределах максимальной частоты 12 премаксобразователя. После перевода переключателя 4в положение Б и подачи напряжения сети включением контактора 6 преобразователь 5 оказывается соединенным с 2 р,-полюсной группойвыводов роторной обмотки, а 2 р,-полюснаягруппа выводов статорной обмотки -с сетьюТакая 2 р,.полюсная машина теперь работаетв режиме двойного питания со скоростью5 758455 6двойного питания скорость может регулировать- гикой (М= пгР 1 в диапазоне 0 - 625 об/мин,ся в пределах от и (1 - 8 ) до со, (18).Тогда в случае выбирается МДП с числом по.Поэгому для вывода машины в этот режим люсов 2 р = 14 (пс ъ 428 об/мин), мощностьее необходимо разогнать до нижней скорости преобразователя(2 Рг - . полюсная машина), т,е. необходимообеспечить условие 2 макс фСогласно способу выбирается МДП с 2 р,= 12)поскольку (1 - 8,) - 1, то приближенно г макс/Рг Р 1г макс/мили ргР 1м Формула изобретения Способ регулирования скрости вращенияэлектрической машины двойного питания, содержащей полюсопереключаемые совмещенныеобмотки на статоре и роторе с группами выво.дов, при котором осуществляют подиапаэонноарегулирование скорости вращения путем чере.дования различного подключения выводов об- Ямоток машины двойного питания к преобразователю частоты, к сети, замыканию одной изних накоротко и регулированию частоты преоб.раэователя,отличающийся тем,что,Например, если 8 = 0,5, то необходимо обес.лечить следующее соотношение чисел полюсов совмещенных обмоток:2 Рг2 Р,. ели 8= 0,2, то 2 Р,0,252 р,.Момент, развиваемый машиной, прямо про.порционален числам полюсов и поэтому на 1-й ступени регулирования момент М, меньше, чем Мг на 2-й в рг/р, раз, Таким образом, если, например, нагрузка имеет статическую вентилЯтоРнУю хаРактеРистикУ Мн = ь 2, то регулирование скорости возможно во всем диапазоне от ы= 0 до и= о, (1 + 8 ), т.е. регулирование на 1-ой ступени возможно, если в диапазоне скоростей 0 - игьаМ М 1;.Предлагаемый способ может применяться для разгона без нагрузки мощных МДП скоростис 2, (1 - 8 м)На фиг. 2 изображена схема МДП с замкнутой накоротко группой 2 р,.полюсных выводов на статоре 2 р, и 2 Рг-полюсные группы выводов 3 и 7 обмотки ротора выведены на контактные кольца. При пуске переключатель 4 устанавливается в положение А и производится . частотное регулирование 2 Рг.полюсной машины Затем, также как и на фиг. 1, 2 р,-полюсная статорная обмотка подключается к сети, а переключатель устанавливается в положение Б - работает в режиме двойного питания 2 р,.по люсная машина. В этом случае требуется двойной комплект контактных колец на роторе, но проще согласовать напряжение на 2 р,- и 2 Ргполюсных группах выводов роторной обмотки.Пусть требуется регулировать скорость меха.ниэма с вентиляторной статической характерис 2 р,(2 р,8 (1 - 8 ) =12 - /(1 -- ) =4.Им 4 4При скорости 375 об/мин (момент переключения с 2 Р, - на 2 р,-полюсную группу выводов)момент нагрузки1,5М =(37 - б М = 0,2 В М20 н б 281 н максн максМомент, развиваемый МДП, может достигатьвеличины М= - М = 0,33 М4н макс 12 н макс ф н макст,е. обеспечивается условие М ) м,Таким образом, мощность преобразователя оказывается меньше в данном случае в - 1,7 раза,а выходная частота в 2 раза (габаритную мощностьМДП в обоих случаях можно считать одинаковой,так как она определяется максимальным момен.том).Таким образом, данный способ позволяетуменьшить мощность и частоту выходного напряжения преобразователя. По данному способу можно регулировать и пускать не только МДП-двигателя, но и МДП-компенсаторы и электромеханические преобразователи частоты для связи энерго.систем (ЗМПЧ). В последних случаях преобразователь обычно рассчитан на небольшой диапазонрегулирования, а запуск производится на холостом40ходу, Применение данного способа может позво.лить отказаться от использования сложных и дорогостоящих способов пуска, например, с помощькразгонных двигатепей, специальных генераторови т.д.758455 иг. Г Составитель В. ТарасоТехред М. Рейвес едактор П. Горькова орректор М. Кос та каэ 5650/48 Тираж 783ЦНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб ПодписиСР П П "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 с целью уменьшения установленной мощностии предельной частоты преобразователя, в первом диапазоне подключают преобразователь,например, к группе выводов обмотки статорас числом полюсов 2 р группу выводов обмотки ротора с числом полюсов 2 рр замыка.ют накоротко, а группу выводов обмотки рото.ра с числом полюсов 2 р, ) 2 р размыкаюти регулируют частоту преобразователя от 1=0до 1 = 1, 3, во втором диапазоне отключают 10преобразователь от указанной группы выводовобмотки статора и подключают его к группе. выводов обмотки ротора с 2 р, числом полюсов, а группу выводов обмотки статора с аналогичным числом полюсов подключают к сетии изменяют частоту напряжения преобразовате.ля от 1 з = 1, 8 до 1 з = О, в третьем диапазоне изменяют порядок чередования фаз преобразователя и регулируют его частоту от1 = 0 до Х = 1, В, где 1, - частота сети,а 8 - скольжение.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Ботвинник М. М Шакарян Ю. Г, Управ.ляемая машина переменного тока. М., "Наука",1969, с, 141,2. Авторское свидетельство СССР У 229674,кл. Н 02 Р 1(24, 1965.