RU2192091C1 - Direct-current drive - Google Patents
Direct-current drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2192091C1 RU2192091C1 RU2001116419A RU2001116419A RU2192091C1 RU 2192091 C1 RU2192091 C1 RU 2192091C1 RU 2001116419 A RU2001116419 A RU 2001116419A RU 2001116419 A RU2001116419 A RU 2001116419A RU 2192091 C1 RU2192091 C1 RU 2192091C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- phase
- pair
- voltage
- power supply
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроприводу, в частности к электроприводу переменного тока повышенной частоты с асинхронными электродвигателями, и может использоваться для привода машин и механизмов с частотой вращения рабочих органов до 12000 об/мин, например стригальных машин, центрифуг, электроинструмента и др. The invention relates to an electric drive, in particular to an alternating current electric drive of increased frequency with asynchronous electric motors, and can be used to drive machines and mechanisms with a speed of working bodies up to 12000 rpm, for example shearing machines, centrifuges, power tools, etc.
Известен умножитель частоты для питания высокоскоростных асинхронных электроприводов [1], позволяющих получить напряжение питания с частотой 200 Гц, выполненный на стержневом трансформаторе с использованием дополнительных обмоток подмагничивания постоянным током и обмотки самоподмагничивания токами четвертой гармоники, замкнутой на конденсатор. Недостатками этого устройства являются: довольно низкий к.п.д., значительная материалоемкость, большое количество управляемых полупроводниковых элементов. Известен также электропривод переменного тока [2] , содержащий электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого находятся четыре обмотки, последовательно к каждой из которых подключены встречно-параллельно соединенные запираемые тиристоры. Недостатками этого устройства являются: необходимость формирования управляющих импульсов обратной полярности, нужных для запирания тиристоров, что усложняет схему управления тиристорами; неравномерная загрузка фаз питающей сети; субгармонические составляющие намагничивающей силы, негативно влияющие на механическую характеристику электропривода. A known frequency multiplier for powering high-speed asynchronous electric drives [1], allowing to obtain a supply voltage with a frequency of 200 Hz, made on a rod transformer using additional DC magnetizing windings and self-magnetizing windings with fourth harmonic currents closed to the capacitor. The disadvantages of this device are: rather low efficiency, significant material consumption, a large number of controlled semiconductor elements. Also known is an AC electric drive [2], containing an electric motor, in the grooves of the stator magnetic circuit of which there are four windings, in turn connected to each other are counter-parallel connected lockable thyristors. The disadvantages of this device are: the need for the formation of control pulses of reverse polarity needed to lock the thyristors, which complicates the control circuit of the thyristors; uneven loading of the phases of the supply network; subharmonic components of the magnetizing force, negatively affecting the mechanical characteristics of the electric drive.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению и принятым авторами за прототип является электропривод переменного тока [3], содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две группы полуобмоток, полуобмотки каждой фазы обеих групп заложены в одни и те же пазы, полуобмотки одной группы включены в диагонали управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к фазному напряжению источника питания, а полуобмотки второй группы имеют число витков в раз больше числа витков в полуобмотках первой группы и включены в диагонали управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к линейному напряжению источника питания, причем полярность подключения к напряжению источника питания полуобмоток первой группы противоположна полярности подключения полуобмоток второй группы, а угол включения управляемых вентилей управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов больше π/2.
Недостатками этого устройства являются: использование только конечной части синусоиды питающего напряжения; частота вращения рабочих органов до 6000 об/мин.Closest to the proposed invention and adopted by the authors for the prototype is an AC electric drive [3], containing a three-phase asynchronous electric motor, in the grooves of the stator magnetic circuit of which there are two groups of half-windings, the half-windings of each phase of both groups are laid in the same grooves, the half-windings of one group are included in the diagonal of controlled half-wave rectifier bridges connected to the phase voltage of the power source, and the semi-windings of the second group have the number of turns in times the number of turns in the semi-windings of the first group and are included in the diagonals of the controlled half-wave rectifier bridges connected to the linear voltage of the power source, the polarity of the connection to the voltage of the power supply of the semi-windings of the first group is opposite to the polarity of the connection of the semi-windings of the second group, and the angle of the controlled valves of the controlled half-wave rectifier bridges greater than π / 2.
The disadvantages of this device are: the use of only the final part of the sinusoid supply voltage; rotation frequency of working bodies up to 6000 rpm
Целью данного изобретения является увеличение частоты вращения ротора трехфазного асинхронного электродвигателя до 12000 об/мин, повышение коэффициента мощности электропривода за счет использования начальной и конечной части синусоиды питающего напряжения. The aim of this invention is to increase the rotational speed of the rotor of a three-phase asynchronous motor up to 12000 rpm, increase the power factor of the electric drive through the use of the initial and final parts of the sinusoid of the supply voltage.
Поставленная цель достигается тем, что электропривод переменного тока содержит трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены группы полуобмоток, при этом полуобмотки составляют три одинаково исполненные группы, полуобмотки, принадлежащие одной группе, расположены в одних и тех же пазах и через транзисторные ключи подключены: одна пара встречно-параллельно включенных полуобмоток к фазному напряжению источника питания, другая пара встречно-параллельно включенных полуобмоток, имеющих число витков в раз больше числа витков первой пары, к линейному напряжению источника питания, имеющему фазовый сдвиг по отношению к фазному напряжению на 90 электрических градусов.This goal is achieved by the fact that the AC drive contains a three-phase asynchronous motor, in the grooves of the stator magnetic core of which there are half-winding groups, while the half-windings are three equally executed groups, the half-windings belonging to one group are located in the same grooves and are connected through transistor switches : one pair of counter-parallel connected half-windings to the phase voltage of the power source, another pair of counter-parallel connected half-windings having Lo turns in times the number of turns of the first pair, to the linear voltage of the power source having a phase shift with respect to the phase voltage of 90 electrical degrees.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием транзисторных ключей и на каждый полюс и фазу приходится четыре полуобмотки. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is distinguished by the presence of transistor switches and that there are four half-windings for each pole and phase. Thus, the claimed device meets the criterion of "novelty."
Сравнение заявляемого решения с другими техническими устройствами показывает, что известно применение на статоре четырех обмоток, включенных встречно-параллельно к источнику питания [2], однако введение транзисторных ключей, в указанной связи, с полуобмотками статора электродвигателя в заявляемый электропривод позволяет формировать результирующую ЭДС учетверенной частоты по отношению к частоте источника питания, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solution with other technical devices shows that it is known to use four windings on the stator that are connected in parallel to the power source [2], however, the introduction of transistor switches, in this connection, with the semi-windings of the electric motor stator in the inventive electric drive allows the formation of the resulting EMF of quadruple frequency in relation to the frequency of the power source, which allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".
На фиг.1 изображена торцевая схема обмотки статора электродвигателя. На фиг.2 приведена принципиальная схема описываемого электропривода, а на фиг.3 - временные диаграммы напряжений и магнитных потоков, поясняющие принцип работы электропривода. Figure 1 shows the end circuit of the stator winding of the electric motor. Figure 2 shows a schematic diagram of the described electric drive, and figure 3 is a timing diagram of voltages and magnetic fluxes explaining the principle of operation of the electric drive.
Электропривод переменного тока (фиг.2) содержит асинхронный двигатель с короткозамкнугым ротором, в пазах статора которого находятся двенадцать полуобмоток (1-12) в виде трех групп полуобмоток. Первая группа полуобмоток включает в себя 1, 2, 7 и 8 полуобмотки, вторая группа включает в себя полуобмотки 3, 4, 9 и 10, третья группа - полуобмотки 5, 6, 11 и 12. Группы полуобмоток сдвинуты друг относительно друга на сто двадцать электрических градусов. Полуобмотки 1, 2 подключены через транзисторные ключи 13 и 14 к фазному напряжению UA, полуобмотки 3, 4 подключены через транзисторные ключи 15 и 16 к фазному напряжению UB, полуобмотки 5, 6 подключены через транзисторные ключи 17 и 18 к фазному напряжению UC. Полуобмотки 7, 8; 9, 10; 11, 12 подключены через транзисторные ключи 19, 20; 21, 22; 23, 24 к линейным напряжениям UBC, UCA, UAB соответственно. Число витков полуобмоток 7-12 в раз больше, чем у полуобмоток 1-6.The AC electric drive (Fig. 2) contains an asynchronous motor with a short-circuited rotor, in the grooves of the stator of which there are twelve half-windings (1-12) in the form of three groups of half-windings. The first group of half-windings includes 1, 2, 7 and 8 half-windings, the second group includes half-
Принцип работы электропривода можно рассмотреть на примере работы одной группы полуобмоток, содержащей полуобмотки 1, 2, 7, 9 и транзисторные ключи 13, 14, 19, 20 (фиг.3). The principle of operation of the electric drive can be considered by the example of the operation of one group of half-windings containing half-windings 1, 2, 7, 9 and
На интервале времени 0 - t1 управляющее напряжение Uупр13 подается на транзисторный ключ 13, транзистор открыт и по полуобмотке 1 протекает ток. В момент времени t1 транзистор в транзисторном ключе 13 закрывается, напряжение управления Uупр19 подается на транзисторный ключ 19 и ток в интервале t1 - t2 протекает по полуобмотке 7. В момент времени t2 закрывается транзисторный ключ 19, напряжение управления Uупр14 открывает транзисторный ключ 14, в интервале времени t2 - t3 ток протекает по полуобмотке 2, но магнитный поток, создаваемый полуобмоткой 2, направлен встречно относительно магнитного потока, создаваемого полуобмоткой 1. В момент времени t3 транзисторный ключ 14 закрывается и напряжением Uупр20 открывается транзисторный ключ 20, ток в интервале времени t3 - t4 протекает по полуобмотке 8, магнитный поток направлен встречно магнитному потоку полуобмотки 7. В момент времени t4 транзисторный ключ 20 закрывается и напряжением Uупр13 открывается транзисторный ключ 13, ток течет по полуобмотке 1. Далее процесс повторяется.In the time interval 0 - t 1, the control voltage U upr13 is supplied to the
Результирующий магнитный поток Ф в магнитопроводе имеет частоту 200 Гц. При исполнении статора асинхронного двигателя с одной парой полюсов, получаем частоту вращения ротора до 12000 об/мин. The resulting magnetic flux f in the magnetic circuit has a frequency of 200 Hz. When executing a stator of an induction motor with one pair of poles, we obtain a rotor speed of up to 12,000 rpm.
Преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом являются: увеличение частоты вращения ротора до 12000 об/мин, повышение коэффициента мощности за счет использования начальной и конечной части синусоиды питающего напряжения. The advantages of the invention in comparison with the prototype are: an increase in the rotor speed to 12000 rpm, an increase in power factor due to the use of the initial and final parts of the sinusoid of the supply voltage.
Источники информации
1. А.с. СССР 1069095, кл. Н 02 М 5/16, 1984.Sources of information
1. A.S. USSR 1069095, class H 02 M 5/16, 1984.
2. Пат. РФ 2111606, кл. Н 02 Р 5/40, 1998. 2. Pat. RF 2111606, class H 02 P 5/40, 1998.
3. Заявка на изобретение 2000102959/09 (002868), Н 02 Р 5/40, Н 02 К 47/22, 2000 /прототип/. 3. Application for invention 2000102959/09 (002868), Н 02 Р 5/40, Н 02 К 47/22, 2000 / prototype /.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116419A RU2192091C1 (en) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | Direct-current drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116419A RU2192091C1 (en) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | Direct-current drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2192091C1 true RU2192091C1 (en) | 2002-10-27 |
Family
ID=20250758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001116419A RU2192091C1 (en) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | Direct-current drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2192091C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011002334A1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | Закрытое Акционерное Общество "Технология Смп" | Method for increasing the operating efficiency of asynchronous short-circuited electric machines, and an asynchronous short-circuited electric machine (variants) |
-
2001
- 2001-06-13 RU RU2001116419A patent/RU2192091C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011002334A1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | Закрытое Акционерное Общество "Технология Смп" | Method for increasing the operating efficiency of asynchronous short-circuited electric machines, and an asynchronous short-circuited electric machine (variants) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101154022B1 (en) | Electric Motor | |
Gopakumar et al. | Split-phase induction motor operation from PWM voltage source inverter | |
US20090302787A1 (en) | Induction and switched reluctance motor | |
Zulu et al. | Topologies for wound-field three-phase segmented-rotor flux-switching machines | |
CN112910123B (en) | Rotor magnetic pole modulation type induction hybrid excitation brushless motor and power generation system | |
KR20060091354A (en) | Speed changeable motor | |
EP0868771A1 (en) | Variable reluctance motor systems | |
Lipo | Advanced Motor Technologies: Converter Fed Machines (CFMs) | |
RU2192091C1 (en) | Direct-current drive | |
KR20030039945A (en) | Alternators Magnetic Circuit Using Revolving Current | |
JP2762100B2 (en) | Electric motor device | |
RU2231910C1 (en) | Alternating-current drive | |
RU2168842C1 (en) | Ac drive | |
RU2279173C2 (en) | Inductor engine (variants) | |
US5717586A (en) | Single winding power converter | |
RU2195068C1 (en) | Ac drive | |
US20240022196A1 (en) | Electric machine with magnetic flux modulated at high frequency | |
JP4692707B2 (en) | Electric motor | |
JPH09135545A (en) | Electric motor | |
RU2111606C1 (en) | Ac drive | |
SU1603515A1 (en) | A.c. electric drive | |
SU790087A1 (en) | Frequency doubler | |
Nonaka et al. | A new brushless half-speed synchronous motor with q-axis squirrel-cage damper winding driven by voltage source inverter | |
Tomasini et al. | Active Stator Variable Speed Drive: 120 kW DC-fed demonstrator | |
JP2644333B2 (en) | DC no commutator motor |