Частотно-регулируемый электропривод

Частотно-регулируемый электропривод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмн

Социалмстнмеоанн

Республик

QllHCAHHE

И3ОБРЕТЕ Н ИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЮТИЛЬСТВУ

< 657562 " : 1!, н р „

t t (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено23.07.73 (21) 1947843 /24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.79.бюллетень № 14

Дата опубликования описания 19.04.79

2 (5l) М. Кл.

Н 02 P 7/42

Гасударственный квинтет

СССР ае делам нэобретеннй н аткрмтнй (53) УДК 621.3. .072.6 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Г. Яцук (71) Заявитель (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и злектропривода и может быть использовано для плавнэго регулирования скорости вращения

BcHHxpoHHblx и синхронных электродвигателей. 5

Известны схемы частотно-регулируемых электроприводэв, построенных на основе электромагнитных преобразовательных агрегатов (1 )

Недостатками таких злектропривэдов являются низкий коэффициент полезного действия, значительная инерционность, большая установленная мощность преобразовательного агрегата, необходимость фундамента, неудовлетворительные весо15 габаритные характеристики и др. В связи с этим злектромашинные преэбразователи для частотно-регулируемых электроприводов не получили широкого применения в

20 промы ш пенности.

Появление силовых полупроводниковых управляемых и неуправляемых вентилей привело к созданию статических преобразо2 вателей частоты, используемых для регулирования скорости вращения электродви гателей переменного тока.

Известен частотно-регулируемый злектропривод с использованием тиристорных преобразователей частоты (2)

Известен также частотно-регулируемый электропривод, содержащий управляемый тиристорный выпрямитель с LС-фильтром и системой фазового управления, механический коммутатор, приводимый во, вращение маломощным двигателем, приводной асинхронный двигатель с датчиком скорости и блок управления Я

Этот злектропривод является наиболее близким к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Однако, несмотря ыа очевидные преимуцества статических преобразователей частоты по сравнению с электромашинными, они в свою очередь, не лишены серьезных

I недостатков. Поскэльку тиристор не является полностью управляемым элементом, 657562 для его включения испэльзуются дополнительные устройства, содержащие вспомогательные тиристоры, дросселя, конденсаторы, дополнительные источники подзаряда и др. оборудования. Это обстоятельст- З во приводит к значительному усложнению силовой части и системы управления, что приводит, с одной стороны, к снижению технико-экономических показателей такой системы, а .с другой стороны, к пониже- р нию ее надежности.

Указанные недостатки дифференцируются в зависимости от M0111HDGTB) диапазона регулирования частоты и напряжения, необходимости реверсирования и т.п. 1$

Целью изобретения является упрошение схемы и повышение технико-экономических показателей, Цель достигается тем, что два входных токоведуших кольца механического комму- 2О татэра соединены с выходными зажимами. тиристорного управляемого выпрямителя непосредственно, а три секционированных вьгходных кольца соединены с нагрузкой и зажимами переменного тока мостовой схе- M мы дополнительных диодов, общие катоды и аноды которых соединены coBMBGTHo c положительным и отрицательным полюсами выпрямителя, причем маломошный двигатель механического коммутатора подсоединен к выходу выпрямителя через блок коррекции, осушествляюший согласование частоты и напряжения при изменении нагрузки привода.

На фиг. 1а, б изображена принципиаль35 ная схема частотно-регулируемого электропривода (фиг. la) и схема соединения

T0KoBBogBlGKx частей пятикольцевого механического коммутатора (фиг. 16) на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу схемы.

На схемах приняты следуюшие обозначения: 1 - 6 - тиристоры силового вып рямителя. 7 - система фазового управле

3$ ния выпрямителя, 8 - дроссель фильтра, 8 - конденсатор фильгра, 10 - маломощный двигатель механического коммутатора, в качестве которого может быть использован двигатель постоянного тока с постоянными магнитами или независимыми возбуждением, асинхронный двигатель с полым ротором и др; 11 — механический коммутатор, состоящий из пяти колец

I ... V, соединяемых эпектрически по схеме (фиг. 16); 12 — 17 — лопопнительиые диоды, служащие для искщочения коммутационных перенапряжений; 18 — приводной асишсронпый или сиксронный двигатель;

19 - тахогенератор ипи любой другой датчик скорости; 20 - блок коррекции, предназначенный дпя дополнительного согласования частоты и напряжения преобразователя при изменении нагрузки, эсушествляюший, в частности, фэрсирэвку напряжения при увеличении нагрузки; 2 1 — блок управления, оса .ествляюший частотный пуск и регулирование скорости приводного двигателя в зависимости эт сигнала задания

U зад. В блоке происходит сравнение сигнала скорости и задания, формирование управляюшего сигнапа для системы управления выпрямителя и блока коррекции.

Частотно-регулируемый электрэпривэд работает следуюшим образом.

При отсутствии сигнала задания Ц зад. напряжение на выходе тиристэрногэ выпрямителя равно нулю, двигатель 10 обесточен и механический коммутатор 11 не вр ашается.

При наличии сигнала задания О зад. изменяется фазовый сдвиг управляющих импульсов системы управления выпрямителя 7, в результате чего на выходе выпрямителя (тиристоры 1 — 6 ) появляется напряжение, которое пэступает после L Сфильтра (дрэссель 8, конденсатор 9) на двигатель 10 через блок коррекции 20 и через шеточные контакты на кольца Х и

П механического коммутатора.

Каждое из колец I u II соединены электрически с тремя сегментами колец

 — Ч (фиг. 16) таким образом, что при вращении механического кэммутатэра на

его входе образуется трехфазное переменноЬ напряжение ступенчатой формы, частота которого прямопрэпорциэнальна скорости врашения коммутатора.

Учитывая, чтэ скорость врзшения двигателя 10 пропорциональна напряжению на выходе выпрямителя, выходная частэта коммутатора оказывается также пропорциональнойой напряжению выл ря мителя, т.е. автоьатически обеспечивается режим

-= C0nst частотно-регулируемого электроU привода.

Дополнительные диоды 12 — 17 исключают разрыв цепей фазнэгэ тока двигателя при переходе щеток с одного тэкэведушего сегмента на другой и, тем самым, эбеспечивают безискрэвую рабэту коммутатора. Рассмэтрим для примера коммутации тока фазы А.

Положим, чтэ в начальном сэсгэянии щетка кольца 1Й =оединена с сегментом, 657562 пэдключенеIым к положительному полюс j источника питания через кольцо 1 (фиг. 2а).

В момент времени щетка сходит с

1 тэкэведущегэ сегмента и тэк фазы A замыкается по цепи: фаза А — фаза В— кольцо Я - "минус" источника питания— диод 15 (фиг. 2б).

В момент времени шетка кольца соединяется с токоведушим сегмен10 том, подключенным к отрицательному полюсу источника питания (рис.2б) и шунтирует диод 15.

B практической схеме реактивный ток фазы А будет делиться между шетэчным контактом и диодом 15 обратно пропэрционально их сопротивлениями (фиг. 2б, пунктир).

В моменты времени t, t. С < происходят аналогичные коммутации в фазах

И, С, А.

На фиг. 2г приведена форма фазного напряжения двигателя, кэтОрая остается неизменной при любой частоте и любых режимах работы двигателя. Блок управления 21 обеспечивает поддержание заданной скорости путем сравнения сигнала задания U зад. и сигнала датчика скорости U TI, усиления сигнала датчика ско- 30 рости, усиления сигнала рассогласования и воздействия через систему управления

7 на напряжение силовогэ тиристэрнэго выпрямителя, а, соэтветственно, и на скорость вращения механического комму- 35 татора и его выходную частоту.

Блок коррекции 20 осушествляет изменение соотношения между частотой и напряжением на выходе преэбразэвателя при изменении нагрузки, обеспечивая режим 4о рабэты двигателя с постоянным абсолютным скольжением. Входными сиренами для блока коррекции являются сигнал датчика скорости 19 и выходной сигнал блока управления 21. При увеличении нагрузки

45 увеличивается сигнал рассогласования меж-, ду выходным напряжением блэка управления 21 и напряжением датчика скорости

19.

Схема блэка коррекции настраивается таким эбразэм, что указанный сигнал рассогласования после усиления воздействует на регулирующие элементы блока и обеспечивает уменьшение напряжения двигателя

10, а, следовательно, и выходной частоты преэбразэвателя.

Частотнэ-регулируемый электролривод, выполненный пэ предлагаемой схеме, имеет пэ сравнению с известными сушественно меньшие весо-габаритные .характеристики, более высокие энергетические .характеристики и эбладает достаточно высокой эксплуатационной надежностью.

Формула изобретения

Частэтно- регулируемый электропривод, состоящий из управляемого тиристорного выпрямителя с LC — фильтрэм и системой фазового управления, приводного асинхронного двигателя, соединенного с секционированными выходными кольцами механическэго коммутатора, приводимого во врашение маломэпеным двигателем и блока коррекции, э т л и ч а ю ш и и с я тем> что, с целью упрощения схемы и повышения технико-экономических пэказаталей, снабжен дополнительной диэдной мостовой схемой, зажимы переменного тока которой соединены с секционирэванными выходными кольцами механического коммутатора, а общие аноды и катоды соединены соответственнэ с положительными и отрицательными полюсами выпрямителя и входными тэкэведущими кольцами коммутатора, причем маломощный двигатель подсоединен к выходу выпрямителя через блок коррекции.

Источники информации, принятые вэ внимание при экспертизе

1. Булгаков А. А. Частотное управление асинхронным электродвигателем М., АН СССР, 1955, с. 174-206.

2. Шубенкэ В. А. и др. Асинхронный электропривэд с тиристэрным управлением, М., "Энергия, 1967, с. 88.

3. Патент США No. 3629688 кл. 32 1-50, 1 96 9.