Способ регулирования скорости вращения электрической машины двойного питания

Способ регулирования скорости вращения электрической машины двойного питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()758455

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

l

Ф (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.04.78 (21) 2606302/24-07 с присоединением заявки X (28) Приоритет (51 } М. Кл.

Н 02 P 7/42

Государственный комитет па делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.08.80. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23.08.80 (53) УДК62 — 83:621. .313.333.072.9 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. H. Блоцкий, И. Я. Довганюк, И. А. Лабунец, Ю. Г. Шакарян (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ДВОЙНОГО

ПИТАНИЯ

Изобретение 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

Уд, фазы и величины напряжения на выходе ттРеобразователя (1) .

1О

На статорную обмотку асинхронной машины подают напряжение сети частоты f>.

При регулировании скорости в диапазоне от оэ, = 2,/р, до ы, (1 + S) (р, — число пар полюсов машины; S — скольжение), т.е.

15 вверх и вниз от синхронной скорости ю,, частота f выходного напряжения преобразователя должна изменяться в пределах от fq = 0 до

= 1,. S. При этом активная мощность преобразователя определяется мощностью сколь20 ження Р = Р S, где P = с, М, M — электромагнитный момент. Поэтому, если необходимо регулировать скорость машины от ы= 0 и вы,ше, максимальное скольжение S = 1, тогда тз = 11 и Рз = Р, т.е. преобразователь должен быть рассчитан на установленную мощность асинхронной машины и максимальную выходную частоту, равную частоте сети, что увеличивает 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 fz = 0,5f1 для регулирования скорости от с>= 0 до м= 0,5ы, (2J. Во втором диапазоне статор размыкают, включают в сеть и, изменяя частоту преобразователя от f> = 05f> до f = О, доводят скорость двигателя до оз= со,. В третьем диапазоне, изменив порядок следования фаз напряжения на выходе преобразователя на обратный и изменяя частоту от

= 0 до f = 0,5f,, регулируют скорость выше, до ю= 1,5сэ,.

758455 4 схема реализации способа для МДП с замкнутой накоротко 2 ра-полюсной группой выводов на статоре, МДП содержит на статоре электрически совмещенные обмотки с 2 р>- и 2 ра-полюс-. ными группами выводов 1 и 2. Обмотка аналогичного типа имеется и на роторе. Причем на контактные кольиа выведена только 2 р,полюсная группа выводов 3, а 2 ра-полюсная

1п группа выводов замкнута накоротко и не имеет выхода на контактные кольца. Переключаь- тель 4 осуществляет подключение обмоток к преобразователю 5. Контактор 6 подключает группы выводов обмотки статора к сети.

15 При пуске машины переключатель 4 находится в положении А, т.е. преобразователь 5 подключен к 2 ра-полюсной группе выводов статорной обмотки. В этом случае МДП представляет собой 2 ра-полюсную асинхронную маши20 ну с замкнутой накоротко вторичной цепью

1(2 ра-полюсная группа выводов ротора замкнута накоротко) и ее синхронная скорость ги

Ря

Уменьшая частоту fz до нуля можно регулировать скорость до ю "- ю,. Изменив порядок чередования фаз выходного напряжения преобразователя на обратный и увеличивая частоту

1а, можно регулировать скорость с» i Максимальное скольжение S (или диапазон регулирования скорости выше и ниже синхронной ! ы,) ограничен максимально возможной чалотой fq преобразователя. r.е. в режиме

Данный способ позволяет: регулировать скорость от с = 0 до со = 1,5<и,, снизить максимальное значение выходнои частоты преобразо- вателя до 0,5f, и уменьшить его установленФ ную (активную) мощность.

Недостатками указанного способа являются:. необходимость коммутации в статорной обмотке — разрыв цели (снятие закоротки) при половинном напряжении сети, что практически трудно осуществимо для мощных высоковольтных машин и требует специального оборудования; в случае, если требуется обеспечить небол шой диапазон регулирования скорости и пуск до нижней границы этого диапазона, преобразователь. все равно должен быть выбран на мощ ность 0,5 р и максимальную частоту f> = 0,5f, а его тиристоры выбраны на значительное напряжение, составляющее 0,5 напряжения остано ва ротора.

Целью изобретения является уменьшение установленной мощности и предельной частоты вь ходного 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, содержа шей полюсопереключаемые совмещенные обмотки на статоре и роторе с группами выводов, при котором осуществляют подиапазонное регулирование скорости вращения путем чередования различного подключения обмоток машины двойного питания к преобразователю частоты, к сети, замыкание одной из них накоротко

35 и регулирование частоты преобразователя, в первом диапазоне подключают преобразователь, ! например, к группе выводов обмоток статора с числом полюсов 2 ра, группу выводов обмотки ротора с числом полюсов 2 р, замыкают

40 накоротко, а группу выводов обмотки ротора с числом полюсов. 2 р, ) 2ра размыкают и регулируют частоту преобразователя от f 0 до Фа = 1, S, где f> — частота сети, à S— скольжение, во втором диапазоне отключают преобразователь от указанной группы выводов обмотки 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 сети и изменяют частоты напряжения преобразователя от fq = 1 $ до fq = О, в третьем диапазоне изменяют порядок чередования фаэ преобразователя и регулируют его частоту от

f = О до f> = f> S.

На фиг. 1 изображена схема, реализующая способ регулирования скорости вращения для

МДП с замкнутой накоротко 2 р - полюсной группой выводов на роторе; на фиг. 2— где fg — частота напряжения на выходе преобразователя, При увеличении частоты fq машина начинает разгонаться и вращается с некоторым скольжением Ва относительно скорости вращения иа.

2 ра-полюсного магнитного поля. Изменением частоты fq выходного напряжения преобразователя можно регулировать скорость машины (1 2) в пределах максимальной частоты fz премакс образователя. После перевода переключателя 4 в положение Б и подачи напряжения сети включением контактора 6 преобразователь 5 оказывается соединенным с 2 р,-полюсной группой выводов роторной обмотки, а 2 р,-полюсная группа выводов статорной обмотки — с сетью

Такая 2 ð -полюсная машина теперь работает в режиме двойного питания со скоростью

Ю= 1 (1 — Si)

2rrf, где uq = — — — синхронная скорость;

Pi — частота напряжения сети:

S = fi/f — скольжение.

2ятг макс 2, макс (1 $) >

Рг Р г макс г

Тоща Рг <Р (1, г макс

fI г макс

) °

2р, <2pis (1 ????” $ ) =12 >

1$ м 4 4

При скорости 375 об/мин (момент переключения с 2 р, — на 2 р,-полюсную группу выводов) момент нагрузки

1)5

М =(3-5) М = 0,2В М

20 б25 ) н макс н макс

Момент, развиваемый МДП, может достигать величины М„„= — M „„= 0,33 M

4 н макс 12 н макс н макс т.е. обеспечивается условие M ) м„.

Таким образом, мощность преобразователя оказывается меньше в данном случае в - 1,7 раза, а выходная частота в 2 раза (габаритную мощность

МДП в обоих случаях можно считать одинаковой, так как она определяется максимальным моментом) .

Таким образом, данный способ позволяет уменьшить 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 энергосистем (ЗМПЧ) . В последних случаях преобразователь обычно рассчитан на небольшой диапазон регулирования, а запуск производится на холостом

40 ходу. Применение данного способа может позволить отказаться от использования сложных и дорогостоящих способов пуска, например, с помощьк> разгонных двигатепей, специальных генераторов и т.д. поскольку (1 — $,) 1, то приближенно г макс/

Рг <Р г макс/ м

MJIH Рг <

1 — $

Например, если $ = 05, то необходимо обеспечить следующее соотношение чисел полюсов совмещенных обмоток:

2 Рг < 2 р,. Если $ = 0,2, то 2 рг < .

< 0,25 2 рг.

Момент, развиваемый машиной, прямо пропорционален 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 = и, то регулирование скорости возможно во всем диапазоне от ы= 0 до ю= ж, (1 + S),,т.е. регулирование на 1-ой ступени возможно, если в диапазоне скоростей <0 — согьаМ„< М,-.

Предлагаемый способ может применяться для разгона без нагрузки мощных МДП скорости с (1 — $ ).

На фиг. 2 изображена схема МДП с замкнутой накоротко группой 2 рг-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 ðI-полюсная статорная обмотка подключается к сети, а переключатель устанавливается в положение Б— работает в режиме двойного питания 2 р,-полюсная 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 механизма с вентиляторной статической характерисФормула изобретения

Способ регулирования скрости вращения электрической машины двойного питания, содержащей полюсопереключаемые совмещенные обмотки на статоре и роторе с группами выводов, при котором осуществляют подиапаэонноа регулирование скорости вращения путем чередования различного подключения выводов обSS моток машины двойного питания к преобразователю частоты, к сети, замыканию одной из них накоротко и регулированию частоты преобразователя,отличающийся тем,что, 5 758455 6 цвойно(о питания скорость может регулировать- гикой (М n Ð) в диапазоне 0 — 625 o5/мин, ся в пределах от ы (1 — $ ) до со, (1 < $ ). > Torga в случае выбирается МДП с числом поПоагому для вывода машины в этот режим люсов 2 р = 14 (ne 428 об/мин), мощность ее необходимо разогнать до нижней скорости преобразователя

ы, (1 — $ ) при положении А переключателя 4 $ P = 1 Ы, = 214 M м2 " макс и макс. (2 Рг -- полюсная машина), т.е. необходимо

f обеспечить условие г макс

Согласно способу выбирается МДП с 2 р,= t2 (n, = 500 об/мин); мощность преобразователя

1ч Р = " 500 Мг макс,= 125 М

= 0,251,. При этом необходимо. чтобы

758455

Составитель В. Тарасов

Техред М. Рейвес . Корректор М. Коста

Редактор П. Горькова

Заказ 5650/48 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с целью уменьшения установленной мощности и предельной частоты преобразователя, в первом диапазоне подключают преобразователь, например, к группе выводов обмотки статора с числом полюсов 2 р2, группу выводов обмотки ротора с числом полюсов 2 рр замыкают накоротко, а группу выводов обмотки ротора с числом полюсов 2 р ) 2 р размыкают и регулируют частоту преобразователя от 1 =0 до f2 = f, $, во втором диапазоне отключают 1р преобразователь от указанной группы выводов обмотки 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 сети и изменяют частоту напряжения преобразователя от f = f,. $ до f = О, в третьем диапазоне изменяют порядок чередования фаз преобразователя и регулируют его частоту от

1 = 0 до 1 = 1,. $, где 1, — частота сети, а $ — скольжение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ботвинник М. М., Шакарян Ю. Г. Управляемая машина переменного тока.М., "Наука", 1969, с. 141, 2. Авторское свидетельство СССР N 229679, кл. Н 02 P l/24, 1965.