Асинхронный вентильный каскад

22) Заявлено 17.присое ииеиие 3) Г 1 рооритет)М. Кл, 02 Р 7/ сстдарственнвн ноинте Совата Инннстров СССР о делак нзобретеннй и открытнй(43) Опубликова (45) Дата опубл Авторизобретения Пономаре(71) Заявител ЛСИ ЦХ Гов Ий ВГ)1 т 1 ЛИ 1,дй КМ. КЛЛ Изобретение относится дам по схеме асинхронно - каскада (ЛВК) со звеном ка и может быть использо регулируемых приводах ра мов,ектропривотильного полн. ожнте 11 ьн 1,1 ми ЕЛЬЦЕ:1.1, ЦР д,томпвигаОстоянного тоано в мошных 1Р ОН Н эовате- упомяномф ЕереобргОй трупп, амент ключ гЕгоЕЮ ОМ Кг Тте тчных механизме однойИзвестные асинхронно - вентильные каскады со звеном постоянного тока, содержащие в контуре выпрямленного тока неупрер ляемый и управляемый преобразователи и О индуктивный злемен 7 (например дроссель), характеризуются двукратным преобразованием мошности скольжения и и 1 еют отно 1 ЬН 11 г ПОЛнетелей. льно большую установленную мо бразователей тока ротора асинхр вигателя и недостаточно высок сть но пр г к. и. д одаЦелост тора Е МО 1 П тока ро предл.ПЬев- Обгно 3 ое ака дге ЕЛг Г д г гг ь изобретения - сниженибаритов преобразователейвышение к. и, д. гптуевода.Это достигается тем, что ва син хр Онш 1 м в ент. пыл О м к а с1 ые стати еск 1 е преобразовятв цве г уппы, по три прок,ж 1111 гру 11 пе, прцче.к;. гр ппа Ооьеди 1 е 11 а пол МИ ОНОДНЯЛ - ОТР 1 ЦЯТ к каждой фазе ротора теля поделючено по од лю из анодной н ка-о. нутый инду ктив 1 е.п 1 ел 00 пи 1 ГОлОЖИТО 111 г 11 1" группы и Обшим отриц анодной группы преОбр ДЛ 1 я Сцнжация уота.ОВЛЕЕПой МОШОСТИпреобоазавателей ц повышения сод Х какада в цепь выпрямленного токе каскадаВК 7 ЮЧЕН ВСПОМОГатЕЛЬНЫй ДВИГатЕЛЬ ПОСТОянного токе, вал которого жестко связанс валом асинхронного двигателя с фазнымроторо.1.Для повышения предельной мошностн првода прп увеличенной частоте врашения вцепь выпрямленного тока каскада включенНЕЗаВИСИМЬПЕ ИНВЕРтгР К ВЫХОДУ КОТОРОГОПО "КЛЮЧЕЦЬ 1 О 1 .ОТКИ СтаТОРЕ ВСПОМОГЬТЕЛЬкого двигателя дерьменого тока, вал котОРОГО жЕСтКО СЯЗЯН С ВЯЛОМ ГЛаВНОГО1 Е:,. ОТЕЛЯ О г 1 З 1 ЬП.1 ГОТОР 11 М., В(1 й СХЕМеа ПРИЧ 8 М ОДг 1(1 ГРУПП 1 Н.О.РЯЗО.-,ватедей, поакльоченнаа ияаодягя, (,зя",.;РОТОРЯ а(ЦНХРОННОГО ДВПГЯ 1 ",Попг ЕДг; ПЬНа К Пепвой ГРУДГ(8 В РОРНг, (г 1:г гог к - , ъг г гчщУф азного трехобмоточного трь(1 с(ор 1 г(а(ор(1,другая Груаща Щ)еобразо, Ятепе,;:Наи ЯНОДЯМИ К фаям РОТОРЯ ЯС 11 пг,.ООННО(;. Ъ,и.юДВИГателиа ПОДСОЯДПНЕНЗ КО ВТОРОЙ ГР,Т ПЕВТОРИЧНЫХ ОбмогтоЕ ", НОМ.йгг гГСГО .РВНСОР .МЯТОраа а НудЕВЫЕ ТО"Л 1": Гру 11 П В 1(1,31(Ч 1 Ь:ХОбмотОк трансформатора соединен; -.;,гех(г;,:собой через помякгть;ц ць 11 чкпвк,ьд; э -,мент,На фкг ) и обРЯ ., (ъгг(а г 10 ИЯ(1ОПИСЬБаемого Каскада с кг; Овосх=Мо.гинверторов" на фиг 2 : (.;-Гхя ия ;"-пяВспомогяте 11 ьным ддкга 18 Г(ем:(1 ос, 1:,;11;.г;тОкя ня фкг, 5 - сх 8 ма кяс(кядд : зспоаМОГЯТЕДЬНЫМ ДВИГЯТЕДЕГ 1 ПЕ. КЕИ 1 Ог.о ТО.,КЯ г(а аунг, ф аСХЕМЯ 1 а 01(ЯДЯ " К-т(гьг, О",схемой инверторсв,Г(а СфЕМЯ" 0 .1. ГДЯВГГЬКГ асггг", 1г(ДВИГЯТЕ С фаЗИЫ, РСгРОРО,в равдяеМЫЕ Ста РКЧЕСКК 8 1(пгвебрЯЗО. 1 Ед;8 9 - ТОЯИСформа 1 оры:, г - 11 цд",К Ггн( ,аэлемент (например дрссседь); . 3. - ск.гтема управления преосразоватэГ(к ж;ВСПОМОГатЕДЬНЫЙ ДвигатЕЛЬ Пегстоиг 1: О:,;.ТОКаа 1 3 " НЕЗЯВИСКМЫЙ 1111 ВЕГХ 1 ОР РЕГУЛКМой ЧЯСТОТЬЦ Х 4 - ВСПОМОГЯ 1 гег 1(Ь(ЫЙ . ."Гатедь перем 8 ннОГО тОка 1 О - 2 3 - ",тг;1 Я,;-ЛИЕМЫЕ СТЯТИЧЕСКИЕ ПрЕОбрЯЗОВЯТЕГ(11,полненные по нулевой схеме; 2 - тре -фазный трехобмоточный трансформаоа.В ОСНОВНОЙ СХЕМ 8 01(КСЬггЯЕ:4 ОГС КЯДа В ПЕПЬ РОРООЯ ЯС;1 Н РОК(ОГО ДВГгдатз".и1 ВКЛЮЧ 8 НЫ уир(В 11 КЕМ Ь 18 С"ЯТКЧЕСККЕ 1 гсОбразователи 2-7, Вь(подненные по трафазисй мостовой схем, ПРК этом пРео,;:;Я:гзователи 24 объедине 1;ы В катод 11 у;.-, Гр - . - .пу с общим положктельь 1 ым по(11 осо 1 .:. Па.=ЛУЧЯ 10 Т ПИтаНИЕ ОТ ТРЯНСфОРМЯДГОРЯ Яг Япреобразователи 5-7 обьед 1(ец., в аноднчо группу с общим отркдвтед Ным .;Гопо"СОМ И ПОДУЧЯ(ОТ ПИТЯЧИЕ отгВЧСФООь(вто ра О.между общим погОхите 1 ьцыа. под(0 омпреобразователей 2-"4 к общим о-р 1 Я.(-е;ггным пол 10 сом преобразователей 5-7 ВКГ 11 О чен индуктивный элемент 3. О.,ГГряв-,:е 118преобразователями 2-".7 осушествляе 1-.:.СИНХрОНКЗИрОВЗННОЙ СЕ"ЫО СКСТЕГг(Ь 1;Гу(ЬСПО фЯЗОВОГС УПРБЛЕНКЯОписываемый каскад п(0 осцевной схе-"МЕ ПРИ ПОДЦО 1 ДКЯПВ сОЦЕ РЕГУП(Р( 1 гаг КЯскорс ст: функционирует следуо 11 . Ггрп:1 О,ВОзде 11 с Гвкеф Ия са(стс.". у 1 1 у 1 ргВГе 11 яУСТ;НЯВЛИВЯЕТСЯ И;П 1 гаРТОРЦЬй Р(.ж 1, Рабовг 1, Преобра.-ователей 2-7 с,(кс 1 х(1(1 ";", . ЗГгйг 181118, ; уст(ВО " Э. Д. С. ПОСЛЕ Ч 81 0гкИЯЮ 1:.:;.(ЕН 1 Е РО.:ОРЯ ДВНГЯ(81 Я 1 а ПРЕОДС,г(ЕВая Г 1 ргг(ПВО ., Э , С, ПОЕобпяэовятедэй27 Вг гЗ гВ 8 ;, - 1 гуЕКана 18 ГОКЧ г 10 П ЕобразовятеВим и по обмоткам ротора В последовательности, опредсляемой чередованиемЬг 1 ЗЬ 1 ЫХ НЯПЫ 1 Х(ЕНКЙ ООТОПНЫХ ОбМОТОК,:,ри поягвден:1 к тока в Обмотках ротораДВИГЯТЕЛЬ .1, гЯЗВИВЯЕТ 1 г(ОМЕНТ К, Р(реодОЛЕВая СОГРООТг(вдэциэ раоОЧЭГО МЕ ЯНКЗМаг ра(,гаван,(т(Р Д";г(;гвг ггчнвнг;Я СО, ( КЯСКЯДЯ ВО,.УгМОХ ПО Г(рм Гггн ЕНИЕ НЕС(.лФМЕ:11 ЧН ОГО уйра ВЛЕскя треоордзо атедямк 2-7,-7 ЯК 1(Ь ОбРЯЗОЬ";а РЕ 1 УЛКРОВЯНКЕ СКОРОС.КВ О-Г(сЯВЯЕгОИ КЯСКЯДЕ ОСУШЕСТВЛЯгтСЯР 1 Вел( ги 1 Ы ПОО КАКОП КМО 11 ОПЬ роОра " Сиг 1 хроцн 02 О ЯВИГг 1".Е Дгя .По г ОЯВ 1181 К(1,-, С ГДЗВЕС,РНГКК ВЯРКЯНТЯГ,(К АЬл В 0(1(СЬл 3081(ОМ КаснадЕ ОТО)гтствует,(гг-ЯВГПЕГЬП( ГггЫГ(РЯМ 1(тэд.г Тека РОТОРЯр однако 1 Иверт 11 рован 1(е мошностк скодьже - Ь:.1 Я ОСК(ЕСТВГ(ЯЕТСЯ В НЕМ ТЯК жЕа КЯК и и 1 звестг(ьх схемах АВК со звеном постоян"0 О"Я 1 с ДО т Га.тсд СПЕиИЯЛЬНЫМ соединение.4 пгв еобря зовз те(18 й 2-7 м ежду,." 7 ВКП 1 ОЧ 81;ы не в обшкя контур ПО- стоякцого тока ,образОВЯнцый 1 как в известных схемах АВК предварительным Вь(прямпеккем токе р=тора с по.ешь.о неупряв - Г 1(Е:ОГО ВЫПРЯМИТЕг(Я), а ЦЕПОСРЕДС-РВЕННО";ЯРД".г(0 ПодфаРО, гРЯ ЯСИНХООЦНОГО двигателя .1 Б сбпий ко.тур постоянного РОКЯ ОС 1(СВЦОИ г;Е 1,(Ы ОГгКСЬГВЯЕМОГО КЯСКЯДЯ 11 яди".К( котов(га 0 является Обязательнььм дда11 я кяск(1 дсв со звеном постоянного токаКОГоргй ООСПЕВПЕ Г уеГО 11 ВЬи И 11 ВЕр ГОр - ы рег (и.",; р(гботы прегпбр(Ог г(:Телей(: (,Г,нсг. д .О ОСПОВ 1:О Схг,Е Прсдца 3 НЧЕН Х,"ОБ .,11 К:,:,:11 У ХЛ 11 1 ГЯ ГОП Ь Ц ОГГл 10;.;1 с 11;,-7и и с 1 1 К 4(када целесообразно применение модификвции основной схемы с включением в контур постоянного тока вспомогательногодвигателя 12 постоянного тока, жестко свяэвнного с ввлом главного всинхронногоЬдвигвтеля 1 (см. фиг, 2). Работа этогокаскаде аналогична работе каскада по основной схеме с тем отличием, что при умень -щения противо - э. д. с, преобрвэоввтелей2-7 до нуля скорость привода увеличивается только до половины номинального энвче-. ния. Для последуюшего подъемв скорссти(вплоть до максимальной) преобрвэоввтели2-7 переводятся в выпрямительный режим.В каскаде с вспомогательной машинойпостоянного тока двигатель 12 работает с 1 Ьнеизменным воэбужднием и при любой скорости привода рвэвиввет двигательный момент, возврвшвя часть энергии скольжениянв Ъвл каскада, При применении этого квскв.дв для приводв механизмов с постоянным ЗЮмоментом нагрузки габаритная. мошностькаждого иэ двигателей 1 и 12 может бытьравна лищь половине номинальной мошностина валу, в суммарная габаритная мбшностьпреобрвзоввтелей 2-7 по сравнению с основ- Щной схемой описываемого квсквдв равноймошности может быть уменьшена в двв рвзв, при этом также уменьшается величинвреактивной мощности, потребляемой каскадом иэ сети. 36При использовании модификации квсквдвс вспомогательной машиной .постоянного тока для привода механизмов с вентиляторныммоментом мошность преобразователей 2-7и двигвтеля 12 постоянного тока может ЬЬбыть еше более снижена и составлять всего25% мощности нагрузки. В этом случаемощность двигателя 1 должна составлятьне менее 75% мошности нагрузки,. Работа каскада при вентиляторном моменЮте осушествляется следуюшим образом.Перед пуском устройства двигатель 1должен быть отключен от сети, Пресбрвзователи 2-7 с двигателем 1 2 образуют вэтот момент систему; управляемый выпря,митель - двигатель постоянного тока,При увеличении напряжения преобразователей 2-7 до половины их номинальныхзначений скорость дьигателя 1 2 и, следо -ввтельно скорость всего устройства также Ювозрастает примерно дс половины номинальной, При этой скорости двигатель 1 2 рвзвивает свой номинальный момент, равный примерно 25;о момента нагрузки. Для увеличения скорости включают двигатель 1 и одно- Ьбвременно меняют знак э, д. с. преобразователей 2-7 на противоположный.ГВ дальнейшем скорость привода регулируется как в каскаде с вспомогателы:ьм двигателем постоянного тока, 60 Для мощных быстроходных пвухдвигвтельных приводов применение касквдв с вспомогвтельным двигвтелем постоянного токе огрвничено предельной мошностью двигателя .12 для данной максимальной скорости врвшения, Для повышения предельной мощностибыстроходных двухдвигвтельных приводовпредпочтительно применять модификвпию овновной схемы квсквдв с включением в контур постоянного тока независимого инверторв 1 Э, с выхода которого получвет питаниевспомогвтельный двигатель 14 переменноготока (см. фиг. 3),Регулирование скорости в каскаде с вспомогвтельным двигателем переменпого токав отношении воздействия нв преобразователи2-7 аналогично для квсквдв с вспомогвтельным двигвтелем постоянного тока и, крометого, пропорционвльно увеличению скоростиприводв должна увеличиввться выходная чво"тотв инверторв 1 Э,Упомянутые квсквды в контуре выпрямлеяного тока роторв содержат преобрвзователи2-7, выполненные по трехфвзной мостовойсхеме, Такие каскады предназначены в основном для мощных приводов с относительно большим дивпвзоном регулирования илив случае применения асинхронных двигвтелей с высоким напряженнем ротора. Принебольшой глубине регулирования для упрошения привода наиболее целесообразно применение еше одной модификвции основнойсхемы квскада в которой вместо мостовыхпреобрвзоввтелей 2-7 применены преобрезоввтели 15-20, выполненные по нулевым схемам; вместо двух трвнсформвторсв о 9применен один трехобмоточный трансформатор 21, в замкнутый контур постоянного тока образуется при соединении нулевых то -чек вторичных обмоток трансформатора 21через индуктивный элемент 10.Регулирование скорости в этом каскадеосуществляется так же, как и в описанныхсхемах, т, е. изменением величины противоэ.д,с. преобразоьателей 15-20.Ф ормула изобретения1. Асинхронный вентильный каскад со звеном постоянного тока, состояший из асинхронного двигателя с фазным ротором и упрввляемых нереверсивных статических преобрвзоввтелей с индуктивным элементом, выполненных по трехфазпой мостовой схеме, о т л и ч а ю ш и Й с я тем, что, с целью снижения мощности и габаритов преобразователей тока ротора и повышения к. и, д.привода, управляемые статические преобразователи объединены в две группы, по три преобразователя в каждой группе, причем7 818238; В катодная группа обьединена положительны- к выходу когорсио подключены обмотки ста-ми полюсами, вводная группа объединенаот- тора вспомогательного двигателя переменнорицательными полюсами, при этом к каждой го тока, вал которого жестко связан с вафазе ротора асинхронного двигателя подюпо-,лом главного двигателя с фазиым ротором. чено по рдиому преобразователю из аноднойи катодной групп, а индуктивный элемент 4, Каскад по пп, 1-3, о т л и ч а ювключен между общим положительным полю- ш и й с я тем, что, с целью упрощения сом катодиой группы и общимотрнцательным приводов с малым диапазоном регулнроваполюсом анодиой группы преобразователей ния, статические преобразователи выполне-, н 2 Каскад по п. 1, о т л и ч а ю ш и йны по трехфазной нулевой схеме, причемЮая я тем, что, с целью снижения уставов одна группа преобразователей, подключен- ленной мощности щюобразсвателей н повф ная катодами к фазам ротора чсинхронношения созе каскада, в цепь выпрямленно- го двигателя, подсоединена к первой групго тока каскада включен вспомогательный пе вторичных обмоток трехфазного трехобдвигатель постоянного тока, вал которого моточного. трансфоуматора, другая группа жестко связан с валом асинхронного двига- преобразователей, подключенная анодами кЬ, теля с фазным ротором, фазам ротора асинхронного двигателя под 3. Каскад по y, 1, о т л н ч а ю ш и й- соединена ко второй группе вторичных обс я тем, что, с целью повышения предельмоток.упомянутого трансформатора, а нуленой мощности привода при увеличенной ча- вые точки групп вторичных обмоток транстоте вращения, в цепь выпрямленного ть- сформатора соединены между собой через2 Ска каскада включен независимый ннвертар, упомянутый индуктивный элемент,