Электропривод с автономным питанием

о и а и-е р 5 6165 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл в Н 02 Р 7/48 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий(71) Заявитель Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С АВТОНОМНЫМ ПИТАНИЕМ Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам переменного тока.Известны электроприводы со ступенчатым управлением асинхронным двигателем в трехфазных системах: асинхронный генератор - многоскоростной асинхронный двигатель и двухчастотный синхронный генератор - многоскоростной асинхронный двигатель.Известен электроаривод со ступенчатым управлением многофазным асинхронным двигателем путем переключения числа полюсов в автономной мнотофазной полюсно-переключаемой системе синхронный генератор - асинхронный двигатель. Силовые обмотки электрических машин в этой системе состоят из ряда секций, число которых равно или кратно числу фаз системы, сдвинутых в пространстве на одинаковые углы. Синхронный генератор имеет обмотку возбуждения, позволяющую путем сравнительно несложных переключений получить несколько различных чисел пар полюсов. Изменение числа, полюсов двигателя и генератора осуществляется без переключений в силовых цепях за счет изменения числа полюсов только обмотки возбуждения генератора.Известные электроприводы не позволяют получить число ступеней частоты вращения асинхронного двигателя больше числа ступеней полюсности синхронного генератора. Диапазон изменения частоты вращения двигателя определяется диапазоном изменения чисел полюсов генератора. Поэтому при регулировании частоты вращения в широких пределах 5 значительно возрастают габариты и вес генератора.Целью изобретения является увеличениечисла ступеней частоты вращения асинхронного двигателя в многофазной полюсно-пере,ключаемой системе Г - Д при заданном числестчпеней полюсности синхронного генератора, а также расширения дпапазона регулирования частоты вращения асинхронного двигателя при заданном диапазоне изменения 15 чисел полюсов генератора, а следовательно,и при неизменных габаритах генератора.Сущность изобретения состоит в том, чтодля увеличения числа ступеней и расширения диапазона регулирования частоты вращения 20 асинхронного двигателя переключают фазныеобмогки последнего, изменяя порядок, в котором они присоединяются к фазам генератора.Пусть от генератора, обмотка которого соединена в звезду или многоугольник, пита ется двигатель с соединением обмоток в чередующуюся звезду (в одну точку соединены начала четных и концы нечетных фаз) или в чередующпйся многоугольник, При этом от следующих друг за другом фаз генератора 30 питаются следующие друг за другом фазы516165 ся звезда), При этом угол сдвига фазных токов станет р авным"(д,(и число фаз системы). Обозначим начала следующих друг за другом фаз буквами в алфавитном порядке А, В, С, Й, Е, Р, Тогда от фазы А генератора питается фаза А двигателя, от фазы В В, от фазы С С, от фазы 10 .О В, от фазы Е Е, от фазы Р Р, где В, Й,Р концы фазных обмоток двигателя. а число его пар полюсов д772 дз ;Ь: 772-- 3 р(6) Рд Как показывает гармонический анализ магнитного поля двигателя при ) р) 2 ри2 2 В зависимости от числа полюсов обмоткивозбуждения генератора (р) изменяетсяугол 15 - )3 рг сдвига фазных токов двигателя. В общем случае он равен: основная гармоника поля двигателя вращается в одном направлении, а при т П 2 7722 О Р- ,2 р и - Зр,.22 2 РгЩ в противоположУП 7 П 77 гном. При =р =2 р, и =Зр, в соответ 2 2 а 772 2-,.(2) ствующих выражениях магнитное поле двига теля пульсирует.Таким образом, в т-фазной системе может быть получено число ступеней частоты вращения двигателя больше числа ступеней полосности генератора. На 1 при мер, при ч асЗ 0 тате вращения генератора 1500 об/мин. Вдвенадцатифазной системе при трех ступенях полюсности генератора может быть получено 8 ступеней частоты:вращения двигателя, а в шестифазной системе при двух ступенях по люсности генератора 4 ступени частоты вращения.На фиг. 1 и 2 представлены схемы соединения обмоток шестифазных полюсно-переключаемых синхронного генератора и асинхронного двигателя; на фиг. 3 схема цепей управления контакторами; на фиг, 4 и 5 - схемы, имеющие место при различных положениях командоконтроллера.На указанных схемах А, В, С, Й, Е, Е на чала статорных обмоток, В, Й, Е концы;КК командоконтроллер, К, 1 К, 2 К катушки и контакты контакторов.На схемах изображена обмотка воза ждения генератора, позволяющая получать число 50 пар полюсов генератора, равным 1 и 2 путемпереключения контакторов 1 К и 2 К.Изображенные на фиг. 1 и 4 схемы поясняют переключения фазных обмоток и обмоток возбуждения генератора при соединении 55 обмотки двигателя в звезду, а на фиг. 2 и5 - при соединении ее в смногоугольник.В первом положении командоконтроллераКК (фиг. 1 и 2) включен контактор 1 К, контактор К отключен. Этому соответствует по ясняющая схема, приводимая на фиг. 4, а(5,а). Число пар полюсов обмотки возбуждения генератора р,=1. Схема соединения силовых обмоток ссмногоугольник счередующаяся звезда (многоугольник чередующий ся многоугольник). Число пар полюсов двитых на сдвинутые на(3) а.д,а число его пар полюсов Яд И: 2 т.(4) двигателя, Под следующими друг за другом фазами подразумеваются фазные обмотки,360 сдвинутые друг относительно друга нащ Число полосов двигателя при этом Допустим, что переключения выполнены таким образом, что от фаэ генератора, сдвину 3602, питаются две фазы двигателя,772 3601 2 Тогда схема соединения фазных обмоток двигателя может быть названа сдвойной чередующейся звездой. Врассматриваемой шестифазной системе:от фазы А генератора питаются фазы А и0 двигателя,отфазыВ ВиЕ,отфазы С СиР,(А, С, Е фазы тенератора, оси которых360сдвинуты друг относительно друга на 2);А и В, В и Е, С и Е питающиеся откаждой фазы генератора 2 фазы двитателя,3602 сдвинутые друг относительно друга на При таком соединении обмоток угол сдвигафазных токов в зависимости от числа полюсовгенератора изменяется по закону:2-. При большем числе фаз аналогичным образом могут быть получены другие схемы, где от каждой из фаз генератора, сдвинутых друг3603, питаются 3 фазы двигателя, сдвинутые друг относительно 360 3(схема стройная чередующая соответственно в (2), (4) и (6)516165 51015 20 25 30 35 40 360 360и т.д.3 4 45 гателя в соответствии с (2) рд=2, а частотавращения поляи =п - = - и.р, 1д - г гРд 2 Во втором положении командоконтроллера включены контакторы 1 К и К. Этому соответствует поясняющая схема фиг. 4, б (5, б). Число пар полюсов обмотки возбуждения генератора равно р,=1. Схема соединения силовых обмоток многоугольник - двойная чередующаяся звезда, Число пар полюсов двигателя в соответствии с (4) рд=1.Таким образом, частота вращения поля двигателя п;,=п,.В третьем положении командоконтроллера включен,контактор 2 К, контактор К отключен. Этому соответствует схема на фиг, 4. в (5, в).Число пар полюсов генератора р=2, Схема соединения силовых обмоток многоугольник - чередующаяся звезда (многоугольник - чередующийся многоугольник) . Число пар полюсов двигателя в соответствии с (2) рд -- 1, а частота вращения поля двигателя п=2 п,.В четвертом положении командоконтроллера КК включены контакторы К и 2 К. Этому соответствует схема фиг. 4,г (5,г), Число пар полюсов генератора р,=2. Схема соединения силовых обмоток многоугольник - двойная чередующаяся звезда. Число пар,полюсов двигателя в соответствии с (4) рд=1, а частота вращения поля и= - 2 п. Направление вращения обратное по сравнению с предыдутшими случаями, так как - (2 р,.2 Преимущества предлагаемого электропривода для управления частотой вращения асинхронного двигателя в автономной многофазной системе Г - Д переменного тока состоят в следующем.Применение дополнительных несложных переключений в силовых цепях позволяет уменьшить число ступеней полюсно-переключаемой обмотки возбуждения синхронного генератора при заданном числе ступеней частоты вращения двигателя, увеличить число ступеней частоты вращения двигателя,при заданном числе ступеней полюсности генератора. При неизменном диапазоне изменения частоты вращения двигателя возможно уменьшение диапазона изменения чисел полюсов генератора, что приводит к снижению его веса. Переключение числа, полюсов генератора осуществляется только в цепях его обмотки возбуждения. Это существенно упрощает управление системой по сравнению с трехфазной системой многочастотный синхронный генератор - многоскоростной асинхронный двигатель.В ряде случаев выполнение системы возможно на базе серийных электрических машин переменного тока. Формула изобретения Электропривод с автономным питанием, содержащий асинхронный двигатель и синхронный генератор с полюсно-переключаемой обмоткой возбуждения, в котором обмотки упомянутых электрических машин состоят из т. секций, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения двигателя ври заданном числе ступеней полюсности генератора, в силовые цепи введен коммутатор, через контакты которого соединены секции генератора с секциями двигателя, причем начала (концы) фаз двигателя подключены по порядку к фазам360 3607и /У генератора, сдвинутым на 360- 4 и т. д., и к каждой из них подключетны две, три, четыре и т. д. фазы двигателя,360 сдвинутые друг относительно друга на2516165 ставитель В, КузнецоваТехред Т. Курилко Корректор А. Степанова евят акта Тираж 882комитета Совета Министроретений и открытий35, Раушская наб., д, 4/5 113035 Типография, пр. Сапунова,аказ 2069/1ЦНИИПИ Го д. Л% 1643 рственного делам изо Москва, Ж ПодписноеСССР