Машинно-вентильный каскад
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сею Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 312343 (22) Заявлено 11.06.73 (21) 1928723/24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 30.03.76. Бюллетень № 12
Дата опубликования описания 02.07.76 (51) М, Кл. Н 02К 17/34
Н 02Р 7/78
Государственный комитет
Совета Министров СССР ао делам изобретений н открытий (53) УДК 621.316.718.84 (088.8) (72) Автор изобретения
А. К. Аракелян
Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова (71) Заявитель (54) МАШИННО-ВЕНТИЛЬНЫЙ КАСКАД
Изобретение относится к многомашинным регулируемым электроприводам переменного тока, обеспечиваю щам .плавное регулирование скорости, поддержание заданной скорости с высокой степенью точности, синхронное вращение валов нескольких пространственноразобщенных приводов единой рабочей машины или нескольких машин, связанных между собой по технологическим требованиям.
По основному авт. св. № 312343 известен машинно-вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель, с валом которото жестко соединен вал синхронного двигателя.
Роторная обмотка асинхронного двигателя соединена через выпрямитель, дроссель и инвертор со статорной обмоткой синхронного двигателя. Управление инвертором осуществляется блоком управления.
Цель изобретения — расширение области применения каскада.
Это достигается тем, что в предла|гаемый каскад введены вспомогательные синхронные машины, включенные статорными обмотка|ми между выходом инвертора и входными зажимами статора синхронной машины каскада, а цепями возбуждения под ключенные к регулируемому источнику возбуждения той же синхронной ма шины.
На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого каскада.
Миогодвига гельный синхронный регулируемый электропривод переменного тока содержит главный асинхронный двигатель 1, с валом которого жестко соединен вал вспомогательной синхронной машины 2. К статорньгм зажимам машины 2 подключаются синхронные машины 3 группового вспомогательного привода, связанного технологически с базовьгм приводои, образованны м каскадом двига10 телей 1 и 2. К роторной обмотке двигателя 1 и статорной машины 2 присоединяется выпрямительно-инверторный каскад, состоящий из трехфазного мостового выпрямителя 4, инвертора 5 (собра нных íà полу проводниковых
15 управляемых вентилях-тиристорах) и сглаживаю щего дросселя 6. В зависимости от требуемото диапазона регулирования скорости каскада выпрямитель 4 .может быть управляемым. У правление инвертором 5, ведомьгм син20 хронной машиной 2, обеспечивающей естественную коммутацию вентилей, осуществляется блоком управления 7, состоящим из статического фазорегулирующего устройства и генераторов импульсов, отпирающих вентили.
25 Синхронная связь между инвертором 5 и фазовьгм напряжением машины 2 реализуется благодаря подключению входа фазорегулирую ще|го устройства блока 7 к тре м зажимам статорной обмотки машины 2.
30 Цепи возбуждения синхронных машин 2 и
10
20
О 2 +1 2 3) 25
U е
С09 (1
U ;, = — U,cos I1, 65
3 питаются от выпрямителя 8, управляемото блоком управления 9, на входе которого сигнал положительной обратной связи по току нагрузки 10 суммируется с управляющим сигналом U,Для пуока системы электропривода из неподвижного состояния предусмотрены авто маты (контакторы) 11, 12 и 13 и пусковые сопротивления 14. Для торможения системы в режиме динамического торможения предусмотрен контактор 15. В случае необходимости согласования на пряжений статорных обмоток вспомогательных машин 3 с напряжением машины 2 предусмотрен повышающий (понижающий) трансформатор 16. Под гонка характеристик холостого хода машины 3 может быть. осуществлена регулирующими элементами 17, условно изоораженными в виде;резисторов. Схема предусматривает также использование в качестве машин 3 синхронных машин с постоянными магнитами на роторе.
В системах многодвигательного электропривода с мощным базовым и маломощными вспомогательными приводами, котда возможно дробление напряжения вспомогательной синхронной машины 2 между машинами 3, последние могут быть в1ключены своими статорными обмотками пофазно последовательно в единую цепь. Аналогично могут быть включены также обмотки возбуждения машин 3.
Регулирование скорости системы — базового и вспомогательного приводов — сопровождается согласованньгм регулированием напряжения и частоты тока на выходе инвертора 5.
Это регулирование осуществляется воздействием либо на возбуждение синхронных машин (изменением Uy), либо воздействием на утол опережения отпирания вентилей инвертора 5 (изменением V,„). Закон частотного регулирования машины 3 задается требованиями технологии.
Пуск всей системы электропривода производится вхолостую либо под нагрузкой включением автомата 11 при введенных в роторную цепь двигателя 1 пусковых сопротивлениях 14 и возбужденных включением автомата 13 синхронных машинах 2 и 3, В режиме пуска инвертор 5 заперт. В процессе разбега асинхро нного двигателя 1 синхронная машина 2 работает в генераторном режиме, обусловливая э, д. с. вращения переменной частоты. Мгновенное значение этой э.д. с. и ее частота определяются магнитным потоком машины 2 и скоростью вращения со1 вала каскада. Под действием э. д. с. машины 2 осуществляется частотный пуск синхронных машин 3.
По завершении пуска асинхронного двигателя 1 с отключением пусковых сопротивлений
14 в роторную цепь его вводится противоэ. д. с. инвертора 5, т. е. напряжение где U — напряжение на зажимах машины 2;
4 — угол опережения отпирания вентилей инвертора, чем обеспечивается переход базового электро1привода в режим работы известного машинно-вентильного каскада. При этом синхронная машина 2 переходит в двигательный режим, реализуя часть мощности скольжения двигателя 1 на вал. Другая часть мощности скольжения расходуется машинами 3.
В установившемся режиме работы каскада напряжение и частота тока на выходе инвертора 5 остаются постоянными, а величина мощности, отдаваемой двигателем 1 синхронным машинам 2 и 3, определяется скольжением каскада. При этом устанавливается жесткая синхронная связь .между скоростью каскада и скоростью, развиваемой синхронными ма шинами 3: где Р>, Р9 — число пар .полюсов соответственно синхронных ма ши н 2 и 3.
Если каскад работает в режиме холостого хода или с малой нагрузкой на валу, то инвертор 5 либо зак|рыт, либо работает при сравнительно больших углах P< — . Следова2 тельно, напряжение, вводимое в цепь ротора двигателя 1 — Uuq )О. Однако, синхронная машина 2, будучи возбужденной номинальным (или близким к номинальному) током, поддерживает на выходе инвертора 5 или, что то же, на зажимах статорных обмоток машин 3 напряжение где К,— конструктивный параметр;
Э вЂ” поток возбуждения в зазоре машины 2, близком к номинальному
Поэтому синхронные машины 3 обеспечивают необходимую статическую и динамическую устойчивости, а активная мощность, потребляемая в этом режиме, расходуется из сети, поступая в синхронную машину 2 с вала каскада.
Это одна из главных особенностей предлагаемого машинно-вентильного каскада, позволяющая задаваться необходимым уровнем напряжения U> и частоты тока f> машин 3 независимо от уровня вводимого в роторную цепь асинхронной ма шины напряжения Uz;.
Таким образом, в области высоких скоростей каскада рассматриваемый многодвигательный электро привод может работать устойчиво при условии, если регулирование скорости вниз от холостого хода каскада реализуется углом опережения отпирания вентилей и нвертора — (P(P., при токе возбуждения
2 вепомогательной синхронной машины 2, близком к номинальному.
508874
Формул а изобретения
Составитель В. Вострова
Техоед Т. Рыбалко
Редактор Е. Караулова
1(орректор О. Тюрина
Заказ 1418, 2 Изд. ¹ 1339 Тираж 882 Подписное
Ц1-1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Я-35, Раутпская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Увеличение диапазона регулирования скорости всей системы за счет возбуждения синхронных машин 3 ниже предельной нецелесообразно, поскольку это приведет:к неоправданному росту габаритов этих машин и .к неустойчивой работе системы. Использование суммарной установленной мощности машин 3 для расширения пределов регулирования системы целесообразно лишь при последовательно соединенных (обмотками статоров) машинах 2 и 3.
Таким ооразом, по указанным выше причинам диапазон регулирования скорости системы электропривода ограничен вверх скоростью холостого хода каскада, вниз — регулировочной возможпость1о инвертора 5, лимитированной коммутационной устойчивостью его. Этот диапазон при соотношении мощностей машин каскада 1:1 составляет менее чем 2: 1.
Торможение систеиы многодви гательного электропривода реализуется с использованием принципа динамического торможения синхронных машин. Для перевода каскада со вапомогательными синхронньгми машина ми 3 в режиме:динамического торможения откгпочается автомат (контактор) 11 от сети, запи5 рается инвертор 5, а статорные цепи возбужденных синхронных машин 2 и 3 подключаются " псмощью контактора 15 к сопротивлениям 14, имеющим необходимую тормозную ступень. Интенсивность торможения может
10 регулироваться известными апособами.
Машинно-вентильный каскад по авт. св.
15 № 312343, отл ич а ющий с я терм, что, с целью расширения области его применения, в него введены вспомогательные синхронные машины, которые включены статорными обмотками между выходом инвертора и входны20 ми зажимами статора вспомогательной синхроннои машины каскада, а цепями возбуждения подключены к регулируемому источнику возбуждения той же синхронной машины.