RU2050684C1

RU2050684C1 - Sync-async engine

Info

Publication number: RU2050684C1
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Каргалов
Original assignee: Николай Иванович Каргалов
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: electric drives. SUBSTANCE: three-phase bridge rectifier 3, which feeds winding 5 from winding 1, is shunted by controlled switch 4. Control circuit of switch 4 is connected with secondary winding 9 of current transformer 7. Primary winding 8 of the transformer is brought into circuit of the second phase of excitation winding 5. Phases of winding are connected to form star connection. The phases are connected to rectifier 3 through variable resistors 6. As a result, electric engine may be driven into sync mode, as well as in async mode depending on load. EFFECT: improved power coefficient; improved efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах для установок компрессоров, насосов, подъемников и других устройствах. The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives for the installation of compressors, pumps, hoists and other devices.

Известен синхронно-асинхронный электродвигатель [1] содержащий трехфазную обмотку статора с выводами для подключения к сети, обмотку ротора, два фазных вывода которой через переключатель подсоединяются к двум выводам потенциометра, средний вывод которого соединен с одним зажимом источника питания, другим зажимом подключенного к одному из контактов рубильника. Другой контакт последнего соединен с третьим выводом потенциометра, а выключатель рубильника с третьим разным выводом обмотки ротора. Известный двигатель запускается как асинхронный, а по достижении номинальной скорости переводится в режиме синхронного вращения. Known synchronous asynchronous motor [1] containing a three-phase stator winding with leads for connecting to a network, a rotor winding, two phase leads of which are connected via a switch to two leads of a potentiometer, the middle terminal of which is connected to one terminal of the power source, the other terminal connected to one of breaker contacts. Another contact of the latter is connected to the third output of the potentiometer, and the switch of the knife switch with the third different output of the rotor winding. The well-known motor starts as an asynchronous one, and upon reaching the rated speed it is translated in synchronous rotation mode.

Недостаток данного синхронно-асинхронного электродвигателя заключается в наличии генератора постоянного тока, возбуждающего обмотку возбуждения электродвигателя. Цепь возбуждения электродвигателя независимо от нагрузки соответствует цепи параллельного возбуждения, обладающей пониженной перегрузочной способностью, и имеет ручное регулирование. The disadvantage of this synchronous asynchronous electric motor is the presence of a direct current generator, exciting the field winding of the electric motor. The excitation circuit of the electric motor, regardless of the load, corresponds to a parallel excitation circuit having a reduced overload capacity, and has manual control.

Известен также синхронно-асинхронный двигатель [2] содержащий трехфазную обмотку, первыми выводами подключенную к сети статора, обмотку возбуждения на роторе, фазные выводы которой подключены к выводам реостата, два вывода которых соединены с выводами постоянного тока выпрямителя. Реостат снабжен блок-контактом синхронного режима, управляемого от реле введения двигателя в сихронизм и реле выпадения из синхронизма. Also known is a synchronous-asynchronous motor [2] containing a three-phase winding connected to the stator network with the first leads, an excitation winding on the rotor, the phase leads of which are connected to the leads of the rheostat, the two leads of which are connected to the DC outputs of the rectifier. The rheostat is equipped with a synchronous mode contact block, controlled by a relay for introducing the engine into synchronism and a relay for falling out of synchronism.

В электродвигателе автоматически обеспечиваются перевод из асинхронного режима в синхронный, введение в асинхронный режим при перегрузках или падениях напряжения в сети больше допустимых нормами. In the electric motor, the transfer from asynchronous mode to synchronous mode is automatically provided, introduction to asynchronous mode during overloads or voltage drops in the network is higher than the permissible norms.

Однако наличие реостата позволяет запускать двигатель в холостую, т.е. без нагрузки. Перегрузочная способность известного синхронно-асинхронного двигателя не изменяется, так как ток возбуждения не увеличивается автоматически при росте нагрузки. Снижение напряжения в сети приводит к выходу электродвигателя из синхронизма, так как возбуждение в этом случае автоматически снижается. However, the presence of a rheostat allows you to start the engine idle, i.e. without load. The overload capacity of the known synchronous asynchronous motor does not change, since the excitation current does not increase automatically with increasing load. Reducing the voltage in the network leads to the output of the motor out of synchronism, since the excitation in this case is automatically reduced.

Наиболее близким к изобретению является синхронно-асинхронный электродвигатель [3] содержащий трехфазную обмотку статора с первыми выводами для подключения к сети и вторыми выводами, соединенными с выводами переменного тока трехфазного мостового выпрямителя, зашунтированного ключом, обмотку возбуждения на роторе, один вывод которой подключен к катодному выводу трехфазного мостового выпрямителя, а другой вывод к анодному выводу упомянутого моста. Closest to the invention is a synchronous-asynchronous motor [3] containing a three-phase stator winding with first terminals for connecting to a network and second terminals connected to AC terminals of a three-phase bridge rectifier, shunted by a key, an excitation winding on the rotor, one terminal of which is connected to the cathode the output of the three-phase bridge rectifier, and the other output to the anode output of the bridge.

Недостаток этого электродвигателя заключается в том, что он при перегрузках выходит из синхронизма и останавливается. The disadvantage of this electric motor is that during overloads it goes out of synchronism and stops.

Целью изобретения является обеспечение возможности перевода электродвигателя как в асинхронный, так и в синхронный режим в зависимости от нагрузки. The aim of the invention is to provide the possibility of transferring the motor to both asynchronous and synchronous modes depending on the load.

Цель достигается тем, что в синхронно-асинхронный электродвигатель, содержащий трехфазную обмотку статора с первыми выводами для подключения к сети и вторыми выводами, соединенными с выводами переменного тока трехфазного мостового выпрямителя, зашунтированного ключом, обмотку возбуждения на роторе, один вывод которой подключен к катодному выводу трехфазного мостового выпрямителя, введены три переменных резистора и трансформатор тока, ключ в синхронно-асинхронном электродвигателе выполнен управляемым, обмотка возбуждения трехфазный с соединением фаз в звезду, свободный вывод первой фазы образует упомянутый вывод обмотки возбуждения, свободный вывод второй фазы через первичную обмотку трансформатора тока, а свободный вывод третьей фазы обмотки возбуждения непосредственно соединены с первыми выводами двух резисторов соответственно, первый вывод третьего резистора соединен с анодным выводом трехфазного мостового выпрямителя, вторые выводы переменных резисторов объединены в общую точку, а управляющая цепь ключа соединена с вторичной обмоткой трансформатора тока. The goal is achieved by the fact that in a synchronous-asynchronous electric motor containing a three-phase stator winding with first leads for connecting to the network and second leads connected to alternating current leads of a three-phase bridge rectifier, shunted by a key, the field winding on the rotor, one lead of which is connected to the cathode lead a three-phase bridge rectifier, three variable resistors and a current transformer are introduced, the key in the synchronous-asynchronous electric motor is controlled, the three-phase field winding with the phases connected to the star, the free output of the first phase forms the aforementioned output of the field winding, the free output of the second phase through the primary winding of the current transformer, and the free output of the third phase of the field winding is directly connected to the first terminals of two resistors, respectively, the first terminal of the third resistor is connected to the anode terminal a three-phase bridge rectifier, the second terminals of the variable resistors are combined into a common point, and the control circuit of the key is connected to the secondary winding of the current transformer .

На чертеже представлена электрическая схема синхронно-асинхронного электродвигателя. The drawing shows an electrical diagram of a synchronous asynchronous motor.

Синхронно-асинхронный электродвигатель содержит трехфазную обмотку 1 статора, первыми выводами подключенную к сети через контакты пускателя 2. Вторые выводы обмотки 1 статора соединены с выводами переменного тока трехфазного мостового выпрямителя 3, зашунтированного ключом 4, который выполнен управляемым. Обмотка 5 возбуждения, расположенная на роторе электродвигателя, выполнена трехфазной с соединением фаз в звезду. Свободный вывод первой фазы обмотки 5 возбуждения подключен к катодному выводу трехфазного мостового выпрямителя 3. Электродвигатель снабжен тремя переменными резисторами 6 и трансформатором 7 тока, при этом свободный вывод второй фазы обмотки возбуждения через первичную обмотку 8 трансформатора тока, а свободный вывод третьей фазы обмотки возбуждения непосредственно соединены соответственно с первыми выводами двух переменных резисторов, первый вывод третьего резистора подключен к анодному выводу трехфазного мостового выпрямителя. Вторые выводы резисторов 6 объединены в общую точку. Управляющая цепь ключа 4 соединена с вторичной обмоткой 9 трансформатора 7 тока. The synchronous-asynchronous electric motor contains a three-phase stator winding 1, the first leads connected to the network through the contacts of the starter 2. The second terminals of the stator winding 1 are connected to the AC terminals of a three-phase bridge rectifier 3, shunted by a key 4, which is made controllable. The field winding 5, located on the rotor of the electric motor, is made three-phase with the connection of the phases in the star. The free output of the first phase of the field winding 5 is connected to the cathode output of a three-phase bridge rectifier 3. The electric motor is equipped with three variable resistors 6 and a current transformer 7, while the free output of the second phase of the field winding through the primary winding 8 of the current transformer, and the free output of the third phase of the field coil connected respectively to the first terminals of two variable resistors, the first terminal of the third resistor is connected to the anode terminal of a three-phase bridge rectifier. The second conclusions of the resistors 6 are combined into a common point. The control circuit of the key 4 is connected to the secondary winding 9 of the current transformer 7.

Электродвигатель работает следующим образом. The electric motor operates as follows.

Пуст двигателя осуществляется включением пускателя 2, когда переменный резистор 6 поставлен в положение максимального сопротивления. В обмотке 5 ротора возникает электродвижущая сила частоты большого скольжения ротора, создается соответственно ток, протекающий через трансформатор 7 тока. Наводящаяся во вторичной обмотке 9 трансформатора электродвижущая сила создает ток в управляющей цепи ключа 4, замыкает его. С момента замыкания ключа 4 начинает разворачиваться ротор. По мере уменьшения сопротивления трехфазного резистора 6 при пуске двигателя скорость вращения ротора приближается к подсинхронной, скольжение ротора становится малым, электродвижущая сила и ток в обмотке 5 ротора становятся тоже малыми. Ключ 4 размыкается, так как усилие удерживания его в замкнутом положении становится недостаточным. В обмотку ротора начинает поступать от выпрямительного моста 3 постоянный ток, под действием которого ротор втягивается в синхронный режим работы. Синхронный режим работы протекает до тех пор, пока тормозной момент на валу двигателя будет меньше вращающего момента, развиваемого двигателем. При большом тормозном моменте ротор выходит из синхронизма, переходит на асинхронный режим работы, так как от возникновения скольжения ротора появляется в обмотке 5 ротора переменная электродвижущая сила, под действием которой срабатывает ключ 4. The engine is empty by turning on the starter 2 when the variable resistor 6 is set to the maximum resistance position. In the winding 5 of the rotor there is an electromotive force of the frequency of the large slip of the rotor, respectively, creates a current flowing through the current transformer 7. The electromotive force induced in the secondary winding 9 of the transformer creates a current in the control circuit of the key 4, closes it. From the moment of closure of the key 4, the rotor begins to unfold. As the resistance of the three-phase resistor 6 decreases when the engine is started, the rotor speed approaches sub-synchronous, the slip of the rotor becomes small, the electromotive force and current in the winding 5 of the rotor also become small. The key 4 is opened, since the force of holding it in the closed position becomes insufficient. A direct current starts to flow from the rectifier bridge 3 into the rotor winding, under the influence of which the rotor is pulled into synchronous operation. Synchronous operation continues until the braking torque on the motor shaft is less than the torque developed by the motor. With a large braking torque, the rotor goes out of synchronism, switches to asynchronous operation, since from the occurrence of slip of the rotor a variable electromotive force appears in the rotor winding 5, under the action of which the key 4 is activated.

Отключается двигатель от сети пускателем 1. Трехфазный переменный резистор устанавливается в положение максимального сопротивления. The motor is disconnected from the mains by starter 1. A three-phase variable resistor is set to the maximum resistance position.

Таким образом, в электродвигателе обеспечивается автоматический переход его как в асинхронный режим работы, так и в синхронный в зависимости от нагрузки, что уменьшает потери энергии, повышает коэффициент мощности и полезного действия. Учитывая, что большую часть времени асинхронные двигатели с фазными роторами работают с недогрузкой, экономия электроэнергии ожидается чрезвычайно существенной. Thus, in the electric motor, it is automatically switched both to the asynchronous mode of operation and to the synchronous mode, depending on the load, which reduces energy losses, increases the power factor and efficiency. Given that most of the time asynchronous motors with phase rotors operate underloaded, the energy savings are expected to be extremely significant.

Claims

SYNCHRONOUS ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR, comprising a three-phase stator winding with first terminals for connecting to a network and second terminals connected to AC terminals of a three-phase bridge rectifier, shunted by a key, an excitation winding on the rotor, one terminal of which is connected to the cathode terminal of a three-phase bridge rectifier that three variable resistors and a current transformer are introduced, the key is made controllable, a three-phase field winding with phase connection to a star, a free terminal This phase forms the aforementioned output of the field winding, the free output of the second phase through the primary winding is a current transform, and the free output of the third phase of the field winding is directly connected to the first outputs of two resistors, respectively, the first output of the third resistor is connected to the anode output of a three-phase bridge rectifier, the second outputs of variable resistors combined into a common point, and the control circuit of the key is connected to the secondary winding of the current transformer.