RU213868U1 - Variable AC drive with dual zone control for synchronous motor - Google Patents

Variable AC drive with dual zone control for synchronous motor Download PDF

Info

Publication number
RU213868U1
RU213868U1 RU2022119650U RU2022119650U RU213868U1 RU 213868 U1 RU213868 U1 RU 213868U1 RU 2022119650 U RU2022119650 U RU 2022119650U RU 2022119650 U RU2022119650 U RU 2022119650U RU 213868 U1 RU213868 U1 RU 213868U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
rotor
output
motor
synchronous motor
Prior art date
Application number
RU2022119650U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Евгеньевич Давыдов
Денис Алексеевич Котин
Илья Алексеевич Иванов
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU213868U1 publication Critical patent/RU213868U1/en

Links

Images

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к регулируемым электроприводам переменного тока с двузонным управлением для синхронного двигателя и может быть использована для плавного двузонного регулирования скорости синхронного двигателя. Регулируемый двузонный электропривод переменного тока, в котором в качестве электрического двигателя используется синхронный двигатель с постоянными магнитами на роторе, при этом на ротор двигателя добавлена дополнительная обмотка, которая через подвижный механический контакт, через который осуществляется управление данной обмоткой, питающее переменное напряжение подключается к входу преобразователя частоты, выход преобразователя частоты подключается к первому входу блока коммутаторов, выход которого подключается к обмоткам статора двигателя и к контактам дополнительной обмотки, и ко второму входу блока коммутаторов поступает сигнал с выход блока выпрямителя, вход которого подключается к питающему переменному напряжению. 3 ил.

Figure 00000001
The proposed utility model relates to adjustable AC drives with two-zone control for a synchronous motor and can be used for smooth two-zone speed control of a synchronous motor. Adjustable two-zone AC electric drive, in which a synchronous motor with permanent magnets on the rotor is used as an electric motor, while an additional winding is added to the motor rotor, which, through a movable mechanical contact through which this winding is controlled, the supply alternating voltage is connected to the input of the converter frequency, the output of the frequency converter is connected to the first input of the switch block, the output of which is connected to the motor stator windings and to the contacts of the additional winding, and the second input of the switch block receives a signal from the output of the rectifier block, the input of which is connected to the AC supply voltage. 3 ill.
Figure 00000001

Description

Предлагаемая полезная модель относится к регулируемым электроприводам переменного тока с двузонным управлением для синхронного двигателя и может быть использована для плавного двузонного регулирования скорости синхронного двигателя в высокоточных станках с числовым программным управлением (ЧПУ).The proposed utility model relates to adjustable AC drives with two-zone control for a synchronous motor and can be used for smooth two-zone speed control of a synchronous motor in high-precision machine tools with numerical control (CNC).

Известно устройство электропривода переменного тока с синхронным двигателем, в котором питающее переменное напряжение подключается к обмоткам статора, а питающее постоянное напряжение подается на обмотки ротора двигателя (Вольдек А.И. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. - СПб.: Питер, 2010 - С. 196).A known device is an AC electric drive with a synchronous motor, in which the AC supply voltage is connected to the stator windings, and the DC supply voltage is applied to the motor rotor windings (Voldek A.I. Electric machines. AC machines: A textbook for universities. - St. Petersburg: Peter , 2010 - S. 196).

Однако недостатком этого устройства является наличие только ступенчатого регулирования скорости за счет изменения числа пар полюсов.However, the disadvantage of this device is the presence of only step speed control by changing the number of pole pairs.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является электропривод переменного тока с синхронным двигателем с постоянными магнитами на роторе при питании обмоток статора от сети переменного напряжения, в котором питающее переменное напряжение подключается к входу преобразователя частоты, выход преобразователя частоты подключается к обмоткам статора синхронного двигателя (Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - С. 19).The closest to the proposed utility model in terms of technical essence and the achieved result (prototype) is an AC drive with a synchronous motor with permanent magnets on the rotor when the stator windings are powered from an AC voltage network, in which the AC supply voltage is connected to the input of the frequency converter, the output of the frequency converter connected to the stator windings of a synchronous motor (Ledovsky A.N. Electric machines with high-coercivity permanent magnets. - M.: Energoatomizdat, 1985. - P. 19).

Однако недостатком данного устройства является непостоянство момента при двухзонном управлении, что привод к ухудшению технологических свойств электропривода.However, the disadvantage of this device is the inconsistency of the moment with two-zone control, which leads to a deterioration in the technological properties of the electric drive.

Задачей предлагаемой полезной модели является регулировка скорости синхронного двигателя в широком диапазоне.The objective of the proposed utility model is to control the speed of a synchronous motor in a wide range.

Для решения поставленной задачи в регулируемом двузонном электроприводе переменного тока с синхронным двигателем, в котором в качестве электрического двигателя используется синхронный двигатель с постоянными магнитами на роторе, отличающийся тем, что на ротор двигателя добавлена дополнительная обмотка, которая через подвижный механический контакт, через который осуществляется управление данной обмоткой, питающее переменное напряжение подключается к входу преобразователя частоты, выход преобразователя частоты подключается, согласно полезной модели, к первому входу блока коммутаторов, выход которого подключается к обмоткам статора двигателя и дополнительной обмотке, находящейся на роторе синхронного двигателя, и ко второму входу блока коммутаторов поступает сигнал с выход блока выпрямителя, вход которого подключается к питающему переменному напряжению.To solve this problem, in a regulated two-zone AC electric drive with a synchronous motor, in which a synchronous motor with permanent magnets on the rotor is used as an electric motor, characterized in that an additional winding is added to the motor rotor, which, through a movable mechanical contact, through which control is carried out this winding, the supply alternating voltage is connected to the input of the frequency converter, the output of the frequency converter is connected, according to the utility model, to the first input of the switch block, the output of which is connected to the motor stator windings and an additional winding located on the rotor of the synchronous motor, and to the second input of the switch block a signal is received from the output of the rectifier unit, the input of which is connected to the AC supply voltage.

Путем изменения потокосцепления магнитного поля статора и ротора с помощью блока коммутаторов обеспечивается ступенчатое двузонное регулирование скорости вращения двигателя, а изменением частоты питающего напряжения преобразователем частоты обеспечивает плавное регулирование скорости вращения внутри каждой из зон.By changing the flux linkage of the magnetic field of the stator and rotor with the help of a switch block, stepwise two-zone regulation of the motor rotation speed is provided, and by changing the frequency of the supply voltage, the frequency converter ensures smooth regulation of the rotation speed within each of the zones.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 - функциональная схема регулируемого электропривода переменного тока с двузонным управлением для синхронного двигателя, на фиг. 2 - рабочие органы статора и ротора при работе без дополнительной обмотки, на фиг. 3 - рабочие органы статора и ротора при работе с дополнительной обмоткой.The proposed utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1 is a functional diagram of a two-zone controlled variable current drive for a synchronous motor, FIG. 2 - working bodies of the stator and rotor during operation without additional winding, in Fig. 3 - working bodies of the stator and rotor when working with an additional winding.

Кроме того, на чертежах дополнительно изображено следующее:In addition, the drawings additionally show the following:

3ф~- трехфазное питающее напряжение;3f ~ - three-phase supply voltage;

A1, B1, C1 - обмотки статора;A1, B1, C1 - stator windings;

С - статор синхронного двигателя;C - synchronous motor stator;

Р - ротор двигателя;P - engine rotor;

ПЧ - преобразователь частоты;FC - frequency converter;

БК - блок коммутаторов;BK - block of switches;

ИМ - исполнительный механизм;IM - executive mechanism;

БВ - блок выпрямителей;BV - block of rectifiers;

L1 - обмотки ротора;L1 - rotor windings;

Nm - северный полюс постоянного магнита;Nm is the north pole of the permanent magnet;

Sm - южный полюс постоянного магнита;Sm is the south pole of the permanent magnet;

M - постоянный магнит.M is a permanent magnet.

Регулируемый двузонный электропривод переменного тока, в котором в качестве электрического двигателя используется синхронный двигатель с постоянными магнитами на роторе, отличающийся тем, что на ротор двигателя добавлена дополнительная обмотка, которая через подвижный механический контакт, через который осуществляется управление данной обмоткой, питающее переменное напряжение подключается к входу преобразователя частоты, выход преобразователя частоты подключается к первому входу блока коммутаторов, выход которого подключается к обмоткам статора двигателя и к контактам дополнительной обмотки, и ко второму входу блока коммутаторов поступает сигнал с выход блока выпрямителя, вход которого подключается к питающему переменному напряжению.Adjustable two-zone AC electric drive, in which a synchronous motor with permanent magnets on the rotor is used as an electric motor, characterized in that an additional winding is added to the motor rotor, which, through a movable mechanical contact through which this winding is controlled, the supply alternating voltage is connected to input of the frequency converter, the output of the frequency converter is connected to the first input of the switch block, the output of which is connected to the motor stator windings and to the contacts of the additional winding, and the second input of the switch block receives a signal from the output of the rectifier block, the input of which is connected to the AC supply voltage.

Полезная модель содержит ротор двигателя с постоянным магнитом и катушкой, статор с обмотками возбуждения, преобразователь частоты, блок выпрямителя, блок коммутаторов, причем питающее переменное трехфазное напряжение подключается к входу (1) преобразователя частоты (2), выход (3) преобразователя частоты (2) подключается к первому (4) входу блока коммутаторов (5), выходы (6-11) блока коммутаторов (5) подключаются к обмоткам статора (12-14) и дополнительной обмотке ротора (15), питающее напряжение (3ф~) подключается к входу (16) блока выпрямителей (17), выход (18) которого присоединен ко второму (19) входу блока коммутаторов (5), постоянный магнит (20) закреплен на роторе.The utility model comprises a motor rotor with a permanent magnet and a coil, a stator with excitation windings, a frequency converter, a rectifier unit, a switch unit, wherein the supply alternating three-phase voltage is connected to the input (1) of the frequency converter (2), the output (3) of the frequency converter (2 ) is connected to the first (4) input of the switch block (5), the outputs (6-11) of the switch block (5) are connected to the stator windings (12-14) and the additional rotor winding (15), the supply voltage (3f~) is connected to input (16) of the rectifier block (17), the output (18) of which is connected to the second (19) input of the switch block (5), the permanent magnet (20) is fixed on the rotor.

Работа предлагаемой полезной модели происходит следующим образом. При работе двигателя без дополнительной обмотки блок коммутаторов подает питание только на обмотки A1, В1, С1, статора. Тогда, питающее напряжение (3ф ~) подается на вход (1) преобразователя частоты (2), с выхода (3) преобразователя частоты (2) на вход (4) блока коммутаторов (5) подается рабочее напряжение необходимой частоты. С выходов (6, 7, 8, 9) блока коммутаторов (5) подается рабочее напряжение на обмотки (12, 13, 14) A1, В1, С1. Таким образом, на статоре синхронного двигателя образуется вращающееся магнитное поле с одной парой полюсов, а на роторе образуется одна пара полюсов за счет постоянного магнита (20) (фиг. 2). Скорость вращения ротора при этом пропорциональна частоте рабочего напряжения.The work of the proposed utility model is as follows. When the motor is running without an additional winding, the switch block supplies power only to the windings A1, B1, C1, and the stator. Then, the supply voltage (3ph ~) is applied to the input (1) of the frequency converter (2), from the output (3) of the frequency converter (2) to the input (4) of the switch block (5), the operating voltage of the required frequency is supplied. From the outputs (6, 7, 8, 9) of the switch block (5), the operating voltage is supplied to the windings (12, 13, 14) A1, B1, C1. Thus, a rotating magnetic field with one pair of poles is formed on the stator of the synchronous motor, and one pair of poles is formed on the rotor due to the permanent magnet (20) (Fig. 2). The speed of rotation of the rotor is proportional to the frequency of the operating voltage.

При работе двигателя с дополнительной обмоткой блок коммутаторов подает питание на обмотки A1, B1, C1 статора и обмотку L1 ротора. Тогда, питающее напряжение (3ф~) подается на вход (1) преобразователя частоты (2), с выхода (3) преобразователя частоты (2) на вход (4) блока коммутаторов (5) подается рабочее напряжение необходимой частоты. С выходов (6-9) блока коммутаторов (5) подается рабочее напряжение на обмотки (12) А1, (13) В1, (14) C1 соответственно, выход (7) блока коммутаторов (5) подключается к общей точке соединения обмоток статора. Питающее напряжение (3ф~) подается на вход (16) блока выпрямителей (17), с выхода (18) которого на второй (19) вход блока коммутаторов (5) подается постоянное напряжение, с выходов (10,11) блока коммутаторов (5) постоянное напряжение подается на дополнительную обмотку (15) ротора (L1). Таким образом, на статоре синхронного двигателя образуется вращающееся магнитное поле с одной парой полюсов, а на роторе образуются две пары полюсов за счет постоянного магнита (20) и катушки (15) на роторе (фиг. 3). Скорость вращения ротора при этом определяется изменением потокосцепления магнитных полей статора и ротора, а также преобразователем частоты, управляющим магнитным полем статора.When the motor is running with an additional winding, the switch block supplies power to the stator windings A1, B1, C1 and the rotor winding L1. Then, the supply voltage (3f~) is applied to the input (1) of the frequency converter (2), from the output (3) of the frequency converter (2) to the input (4) of the switch block (5), the operating voltage of the required frequency is supplied. From the outputs (6-9) of the switch block (5), the operating voltage is supplied to the windings (12) A1, (13) B1, (14) C1, respectively, the output (7) of the switch block (5) is connected to the common connection point of the stator windings. The supply voltage (3ph~) is supplied to the input (16) of the rectifier block (17), from the output (18) of which a constant voltage is supplied to the second (19) input of the switch block (5), from the outputs (10,11) of the switch block (5 ) DC voltage is applied to the additional winding (15) of the rotor (L1). Thus, a rotating magnetic field with one pair of poles is formed on the stator of the synchronous motor, and two pairs of poles are formed on the rotor due to the permanent magnet (20) and the coil (15) on the rotor (Fig. 3). The speed of rotation of the rotor in this case is determined by the change in the flux linkage of the magnetic fields of the stator and rotor, as well as by the frequency converter that controls the magnetic field of the stator.

Таким образом, на основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что предложенная модель позволяет:Thus, based on the above, we can conclude that the proposed model allows:

1. Осуществить двузонное регулирование скорости за счет управления потокосцеплением магнитными полями статора и ротора.1. Implement two-zone speed control by controlling the flux linkage of the magnetic fields of the stator and rotor.

2. Осуществить плавную регулировку скорости за счет изменения частоты питающего напряжения одним преобразователем частоты для каждой зоны.2. Perform smooth speed control by changing the frequency of the supply voltage with one frequency converter for each zone.

3. Использование двузонного регулирования позволяет использовать простой преобразователь частоты, так как широкий диапазон регулирования осуществляется изменением потокосцепления магнитного поля статора и магнитного поля ротора.3. The use of two-zone regulation allows the use of a simple frequency converter, since a wide range of regulation is carried out by changing the flux linkage of the stator magnetic field and the rotor magnetic field.

Claims (1)

Регулируемый двузонный электропривод переменного тока, в котором в качестве электрического двигателя используется синхронный двигатель с постоянными магнитами на роторе, питающее переменное напряжение подключается к входу преобразователя частоты, выход преобразователя частоты подключается к первому входу блока коммутаторов, выход которого подключается к обмоткам статора двигателя, и ко второму входу блока коммутаторов поступает сигнал с выхода блока выпрямителя, вход которого подключается к питающему переменному напряжению, отличающийся тем, что в ротор двигателя добавлена дополнительная обмотка, которая подключается через подвижный механический контакт к выходу блока коммутаторов, через который осуществляется управление данной обмоткой.Adjustable two-zone AC electric drive, in which a synchronous motor with permanent magnets on the rotor is used as an electric motor, the supply AC voltage is connected to the input of the frequency converter, the output of the frequency converter is connected to the first input of the switch block, the output of which is connected to the motor stator windings, and to the second input of the switch block receives a signal from the output of the rectifier block, the input of which is connected to the supply alternating voltage, characterized in that an additional winding is added to the motor rotor, which is connected through a movable mechanical contact to the output of the switch block, through which this winding is controlled.
RU2022119650U 2022-07-19 Variable AC drive with dual zone control for synchronous motor RU213868U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU213868U1 true RU213868U1 (en) 2022-10-04

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU758416A1 (en) * 1978-07-27 1980-08-23 Московское Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана Power-diode electric motor
SU974516A1 (en) * 1980-04-04 1982-11-15 Предприятие П/Я Г-4868 Synchronous electric machine
RU2382476C1 (en) * 2008-11-20 2010-02-20 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ХОЛДИНГ "Энергия" Dc electric motor with hollow rotor
RU2537691C2 (en) * 2008-05-23 2015-01-10 АССОСИАСАН КЕППЕ энд ПАШЕКО Electromagnetic motor and work torque generator
US9514904B2 (en) * 2011-03-30 2016-12-06 DAI, Shanshan Electric excitation permanent magnet switch, electric excitation permanent magnet switched reluctance motor and electric excitation method
RU172810U1 (en) * 2017-04-03 2017-07-25 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ OFFLINE GENERATOR INSTALLATION

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU758416A1 (en) * 1978-07-27 1980-08-23 Московское Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана Power-diode electric motor
SU974516A1 (en) * 1980-04-04 1982-11-15 Предприятие П/Я Г-4868 Synchronous electric machine
RU2537691C2 (en) * 2008-05-23 2015-01-10 АССОСИАСАН КЕППЕ энд ПАШЕКО Electromagnetic motor and work torque generator
RU2382476C1 (en) * 2008-11-20 2010-02-20 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ХОЛДИНГ "Энергия" Dc electric motor with hollow rotor
US9514904B2 (en) * 2011-03-30 2016-12-06 DAI, Shanshan Electric excitation permanent magnet switch, electric excitation permanent magnet switched reluctance motor and electric excitation method
RU172810U1 (en) * 2017-04-03 2017-07-25 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ OFFLINE GENERATOR INSTALLATION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pillay et al. Modeling of permanent magnet motor drives
US4933621A (en) Current chopping strategy for switched reluctance machines
Sarala et al. Analysis of closed loop current controlled BLDC motor drive
EP2549640A2 (en) Electronic commutator circuits
GB2462446A (en) Micro-steping reluctance motor
US6934468B2 (en) Brushless DC motor and circuit for controlling the same
RU213868U1 (en) Variable AC drive with dual zone control for synchronous motor
CN105680660A (en) Hybrid excitation motor device
Sanita et al. Modelling and simulation of four quadrant operation of three phase brushless DC motor with hysteresis current controller
RU213855U1 (en) Variable two-zone AC drive with synchronous motor
CN204376565U (en) The peristaltic pump system that a kind of brushless servo drives
CN101106290A (en) A permanent magnetic synchronization motor
KR20160100405A (en) Motor acceleration methods
Chan et al. Computer simulation and analysis of a new polyphase multipole motor drive
CN103001572A (en) Direct torque control system
Murty Fast response reversible brushless dc drive with regenerative braking
Harkare et al. Design and development of a switched reluctance motor and dsPIC based drive
CN104269985A (en) Direct-current brushless permanent magnet synchronous motor for driving machine tool spindle and controller thereof
CN204633527U (en) A kind of stepless speed-regulating motor technology is boring the utilization device of milling equipment
JP5011602B2 (en) Power generator and electric washing machine using the same
RU2231208C2 (en) Alternating-current drive
RU2690509C1 (en) Synchronous brushless dc electric motor with combined windings and method for formation of combined winding
RU124082U1 (en) Brushless DC Motor
WO2016028175A1 (en) Synchronous motor with radial gap
KR890004920B1 (en) Electric motor