RU2176848C2

RU2176848C2 - Dual-motor drive

Info

Publication number: RU2176848C2
Application number: RU99123683A
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Котлюба; Б.Т. Горбулинский; В.В. Мазин; Л.Я. Теличко; А.Б. Иванов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2001-12-10

Abstract

FIELD: electric drives of industrial mechanisms where motors are operating into common load. SUBSTANCE: electric drive has two induction motors with inductive reactances inserted in rotor circuits; in addition rotor circuits are interconnected through third slip-ring induction motor whose shaft mounts electromagnetic brake. Electromagnetic brake winding is supplied with power from rotor winding of one of motors through uncontrollable rectifier. Proposed drive provides for eliminating mechanical stresses caused by difference in mechanical design of parts transmitting torque from one and other motors to driven mechanism. EFFECT: provision for in-step running of motors during starting and braking periods. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах производственных механизмов, где двигатели работают на общую нагрузку. The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of production mechanisms, where the engines operate at a common load.

Известен двухдвигательный электропривод, содержащий два асинхронных электродвигателя, к роторным обмоткам которых подключены два трехфазных дросселя и два трехфазных нулевых выпрямителя, выходы выпрямителей подключены к общему резистору, другой вывод резистора и нулевые точки трехфазных дросселей соединены вместе [Авторское свидетельство СССР N 1410258; МКИ H 02 P 5/50, 16.09.86]. A two-motor electric drive is known containing two asynchronous electric motors, two three-phase inductors and two three-phase zero rectifiers are connected to the rotor windings, the outputs of the rectifiers are connected to a common resistor, the other terminal of the resistor and the zero points of the three-phase inductors are connected together [USSR Copyright Certificate No. 1410258; MKI H 02 P 5/50, 09.16.86].

Наиболее близким к предлагаемому является многодвигательный электропривод переменного тока, содержащий два асинхронных двигателя с фазным ротором, к роторным обмоткам которых подключены обмотки трехфазных индукционных резисторов, имеющих общий магнитопровод [Авторское свидетельство СССР N 1396234; МКИ H 02 P 7/74, 24.03.86]. Closest to the proposed is a multi-motor AC drive containing two induction motors with a phase rotor, to the rotor windings of which are connected the windings of three-phase induction resistors having a common magnetic circuit [USSR Author's Certificate N 1396234; MKI H 02 P 7/74, 03.24.86].

Недостатком данного устройства является наличие статических напряжений в механизме, если валы двигателей имеют механическую связь, а расположение роторов в пространстве не синхронизировано или механические детали, передающие вращающий момент от одного и другого двигателя механизму, неидентичны. В первом случае, рассогласование между фазными напряжениями роторов электродвигателей вызывает уравнительные токи. Они создают дополнительные вращающие моменты, приводящие к статическим напряжениям в механизме. Во втором случае, при длительной работе привода в установившемся режиме с одним направлением скорости, возникают и накапливаются статические напряжения, обусловленные различными угловыми перемещениями роторов. The disadvantage of this device is the presence of static stresses in the mechanism, if the motor shafts are mechanically connected, and the location of the rotors in space is not synchronized or the mechanical parts that transmit torque from one and the other engine to the mechanism are not identical. In the first case, the mismatch between the phase voltages of the rotors of the electric motors causes surge currents. They create additional torques leading to static stresses in the mechanism. In the second case, during prolonged operation of the drive in steady state with one direction of speed, static stresses arise and accumulate due to various angular movements of the rotors.

В предлагаемом двухдвигательном электроприводе, содержащем два основных асинхронных электродвигателя с фазным ротором, два трехфазных индукционных резистора, третий дополнительный асинхронный электродвигатель с фазным ротором и единичным коэффициентом трансформации, электромагнитный тормоз и нерегулируемый выпрямитель, один индукционный резистор подключен к обмоткам ротора одного основного двигателя, другой индукционный резистор подключен к обмоткам ротора другого основного двигателя, обмотка статора третьего дополнительного асинхронного электродвигателя подключена к обмоткам ротора одного основного двигателя, а обмотка ротора дополнительного асинхронного электродвигателя подключена к обмоткам ротора другого основного двигателя, электромагнитный тормоз установлен на валу дополнительного асинхронного электродвигателя, обмотка электромагнитного тормоза подключена к выходу нерегулируемого выпрямителя, а входы нерегулируемого выпрямителя подключены к обмоткам ротора одного основного двигателя. In the proposed twin-motor drive containing two main asynchronous motors with a phase rotor, two three-phase induction resistors, a third additional asynchronous motor with a phase rotor and a unit transformation ratio, an electromagnetic brake and an unregulated rectifier, one induction resistor is connected to the rotor windings of one main motor, the other is induction the resistor is connected to the rotor windings of another main motor, the stator winding of the third additional the synchronous electric motor is connected to the rotor windings of one main motor, and the rotor winding of the additional asynchronous electric motor is connected to the rotor windings of the other main motor, the electromagnetic brake is mounted on the shaft of the additional asynchronous electric motor, the electromagnetic brake winding is connected to the output of the unregulated rectifier, and the inputs of the unregulated rectifier are connected to the windings one main engine.

На чертеже представлена электрическая схема двухдвигательного электропривода. The drawing shows an electrical diagram of a twin-engine electric drive.

Двухдвигательный электропривод содержит два основных асинхронных электродвигателя с фазным ротором 1 и 2, к обмоткам ротора этих двигателей подключены трехфазные индукционные резисторы 3 и 4, между обмотками роторов основных электродвигателей включен третий дополнительный асинхронный электродвигатель с фазным ротором и единичным коэффициентом трансформации 5, на валу этого двигателя установлен электромагнитный тормоз 7, обмотка электромагнитного тормоза 6 подключена через нерегулируемый выпрямитель 8 к обмоткам ротора одного основного электродвигателя. A two-motor electric drive contains two main induction motors with a phase rotor 1 and 2, three-phase induction resistors 3 and 4 are connected to the rotor windings of these motors, a third additional asynchronous electric motor with a phase rotor and a unit transformation ratio 5 is connected between the windings of the main electric rotors, on the shaft of this engine an electromagnetic brake 7 is installed, the electromagnetic brake winding 6 is connected through an unregulated rectifier 8 to the rotor windings of one of the main th electric motor.

Двухдвигательный электропривод работает следующим образом. При подаче питания в обмотках роторов двигателей 1 и 2 наводится эдс. Обмотка 7 электромагнитного тормоза 6 получает питание от выпрямителя 8. Так как обмотка электромагнитного тормоза имеет постоянную времени, отличную от нуля, то эффект торможения наступает не мгновенно. Ротор дополнительного асинхронного электродвигателя 5 ориентируется так, что устраняется возможный сдвиг фаз между напряжениями роторов двигателей 1 и 2. Таким образом, исключается возникновение уравнительных токов между роторами двигателей 1 и 2, а, следовательно, и вращающих моментов этих двигателей, обусловленных нарушением синхронного положения роторов рабочих двигателей. После срабатывания электромагнитного тормоза ротор дополнительного асинхронного электродвигателя вращаться не может и двигатель исполняет роль трехфазного трансформатора, обеспечивающего электромагнитную связь между обмотками роторов двигателей 1 и 2. Таким образом, осуществляется синхронизация скоростей вращения двигателей 1 и 2 при пуске электропривода. Если нарушается синхронность вращения, то возникает фазовое рассогласование между напряжениями роторов двигателей 1 и 2. Наличие электромагнитной связи между роторами этих двигателей обуславливает появление уравнительных токов, которые изменяют соотношение между вращающимися моментами, развиваемыми двигателями 1 и 2, так, что двигатель, имеющий большую скорость, будет притормаживать, а двигатель, имеющий меньшую скорость, будет ускоряться. Когда привод достигнет рабочей скорости, величина напряжения в роторе двигателя 1 будет недостаточна для удержания во включенном состоянии электромагнитного тормоза. Двигатели 1 и 2 теряют электромагнитную связь и могут вращаться несинхронно. При длительной работе привода в установившемся режиме с одним направлением скорости возникают и накапливаются механические напряжения, обусловленные неидентичностью деталей, передающих вращающий момент от одного и другого двигателя механизму. В ряде механизмов, например - механизм передвижения моста мостового крана. При определенном значении накопленных напряжений создаются условия для дискретного самоустранения этих напряжений, например, выравнивание моста мостового крана. Условия могут быть реализованы только при отсутствии электрической или электромагнитной связи между рабочими двигателями этих механизмов, что и реализовано в предлагаемом двухдвигательном электроприводе при работе на установившейся скорости. A twin-engine electric drive operates as follows. When power is applied to the windings of the rotors of engines 1 and 2, an emf is induced. The coil 7 of the electromagnetic brake 6 receives power from the rectifier 8. Since the coil of the electromagnetic brake has a time constant other than zero, the braking effect does not occur instantly. The rotor of the additional asynchronous electric motor 5 is oriented so that a possible phase shift between the voltages of the rotors of engines 1 and 2 is eliminated. Thus, the occurrence of equalizing currents between the rotors of motors 1 and 2, and, consequently, of the rotational moments of these motors due to violation of the synchronous position of the rotors, is eliminated working engines. After the electromagnetic brake is applied, the rotor of the additional asynchronous electric motor cannot rotate and the motor acts as a three-phase transformer, providing electromagnetic coupling between the windings of the rotors of motors 1 and 2. Thus, the rotation speeds of motors 1 and 2 are synchronized when the drive is started. If the synchronization of rotation is violated, then a phase mismatch occurs between the voltages of the rotors of engines 1 and 2. The presence of electromagnetic coupling between the rotors of these motors causes equalizing currents that change the ratio between the rotating moments developed by engines 1 and 2, so that the engine having a high speed will slow down, and the engine having a lower speed will accelerate. When the drive reaches operating speed, the voltage in the rotor of the motor 1 will not be enough to keep the electromagnetic brake on. Motors 1 and 2 lose their electromagnetic coupling and can rotate asynchronously. During long-term operation of the drive in steady state with one direction of speed, mechanical stresses arise and accumulate due to the non-identical parts that transmit torque from one and the other engine to the mechanism. In a number of mechanisms, for example, the movement mechanism of the bridge crane bridge. At a certain value of the accumulated stresses, conditions are created for the discrete self-elimination of these stresses, for example, the alignment of the bridge crane bridge. Conditions can be realized only in the absence of electrical or electromagnetic coupling between the working engines of these mechanisms, which is implemented in the proposed twin-engine electric drive when operating at a steady speed.

При торможении с помощью реверса или при электродинамическом торможении с самовозбуждением схема работает так же, как и при пуске. When braking using reverse or when electrodynamic braking with self-excitation, the circuit works the same as when starting.

Работоспособность схемы была проверена экспериментально на механизме передвижения моста мостового крана 50/10 ЛПЦ 3 ОАО "НЛМК". The performance of the circuit was tested experimentally on the mechanism of movement of the bridge crane bridge 50/10 LPC 3 of OJSC NLMK.

Claims

A two-motor AC drive containing two electric motors with a phase rotor, to the rotor windings of which are connected the windings of three-phase induction resistors, and a third additional asynchronous electric motor with a phase rotor, the stator windings of which are connected to the rotor windings of one main electric motor, and the rotor windings are connected to the rotor windings of the other main asynchronous motor, characterized in that an electromagnetic brake is installed on the shaft of the third additional electric motor h, the winding of which is connected via an uncontrolled rectifier to the rotor windings of a main motor.