RU221296U1 - Компактное реверсивное устройство запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети - Google Patents

Abstract

Компактное реверсивное устройство запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети предназначено для использования в электроприводе для питания асинхронных трехфазных электродвигателей, статорные обмотки которых соединены по схеме «звезда». Два полупроводниковых ключа устройства образованы выключателем и двумя встречно-параллельными парами полупроводниковых элементов, каждая из которых выполнена в виде двух динисторов. В первом полупроводниковом ключе один общий вывод первого динистора и второго динистора соединен с одним выводом выключателя и фазой питающей сети, а другой общий вывод первого динистора и второго динистора соединен с другим выводом выключателя и началом второй статорной обмотки. Во втором полупроводниковом ключе один общий вывод первого динистора и второго динистора соединен с одним выводом выключателя и фазой питающей сети, а другой общий вывод первого динистора и второго динистора соединен с другим выводом выключателя и началом третьей статорной обмотки. Начало первой статорной обмотки соединено с нулем питающей сети. Обеспечивается возможность осуществления реверса электродвигателя и повышения значения момента, развиваемого электродвигателем.

Description

Полезная модель относится к устройствам запуска трехфазных асинхронных электродвигателей от однофазной сети и может быть использована в электроприводе для запуска асинхронных электродвигателей, статорные обмотки которых соединены по схеме «звезда».

Известно устройство конденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, содержащее бумажный конденсатор и индуктивность. Конденсатор и индуктивность имеют общий выход, который предназначен для соединения с выходами обмоток, одна из которых соединена с нулем однофазной сети, а другая соединена с фазой однофазной сети. Другой выход конденсатора соединен с фазой однофазной сети и предназначен для соединения с выходами обмоток, одна из которых соединена с нулем однофазной сети. Другой выход индуктивности соединен с нулем однофазной сети и выходами обмоток, одна из которых соединена с фазой однофазной сети. Обмотки электродвигателя соединены по типу «треугольник» (Бирюков С. Три фазы - без потери мощности / С. Бирюков // Радио. - М. 2000. - №7. - С. 37, рис. 1).

Недостатками описанного устройства конденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети являются повышенные габариты вследствие необходимости использования бумажных конденсаторов большой емкости и индуктивности, а также низкая надежность в виду наличия в схеме конденсаторов и индуктивностей.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство бесконденсаторного запуска трехфазного короткозамкнутого электродвигателя от однофазной сети, содержащее полупроводниковые ключи, в качестве которых использованы два динистора, соединенные встречно - параллельно для подключения одним общим выводом к выводу статорной обмотки, не соединенной с фазой и нулем питающей сети, другим общим выводом - к нулю питающей сети и к выводу статорной обмотки, подключенной к нулю питающей сети. Статорные обмотки соединены по схеме «звезда», (патент RU №2370877, МПК Н02Р 1/26 (2006.01)). При прохождении положительной полуволны питающего напряжения сначала ток проходит по всем трем обмоткам электродвигателя. При достижении порогового значения питающего напряжения открывается первый динистор. Происходит закорачивание обмотки и образуется второе положение вектора магнитного поля статора. При прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, сначала ток проходит по всем трем обмоткам электродвигателя. При достижении порогового значения питающего напряжения открывается второй динистор. Происходит закорачивание обмотки и поле статора получается эллипсоидным, пространственным, изменяющимся во времени.

Основными недостатками устройства бесконденсаторного запуска трехфазного короткозамкнутого электродвигателя от однофазной сети, являются отсутствие возможности осуществления реверса электродвигателя, а также пониженное значение момента, развиваемого электродвигателем, ввиду подключения динисторов параллельно статорным обмоткам.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, заключается в создании устройства с возможностью осуществления реверса электродвигателя и повышения значения момента, развиваемого электродвигателем.

Решения поставленной технической проблемы достигается тем, что компактное реверсивное устройство запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, содержащее полупроводниковый ключ, в качестве которого использованы два встречно-параллельно соединенных динистора, подключенный к питающей сети и статорной обмотке, при соединении статорных обмоток по схеме «звезда», согласно полезной модели использованы два полупроводниковых ключа, каждый из которых образован выключателем и двумя встречно-параллельно соединенными динисторами, при этом в первом полупроводниковом ключе один общий вывод первого и второго динистора соединен с одним выводом выключателя и фазой питающей сети, а другой общий вывод первого и второго динистора соединен с другим выводом выключателя и началом второй статорной обмотки, а во втором полупроводниковом ключе один общий вывод первого и второго динистора соединен с одним выводом выключателя и фазой питающей сети, а другой общий вывод первого динистора и второго динистора соединен с другим выводом выключателя и началом третьей статорной обмотки.

Возможность осуществления реверса электродвигателя и повышения значения момента, развиваемого электродвигателем, компактного реверсивного устройства запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети обусловлены введением второго полупроводникового ключа и изменением схемы их подключения.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого компактного реверсивного устройства запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети; на фиг. 2 - векторная диаграмма вращения, которая состоит из четырех фиксированных положений вектора магнитной индукции поля статора; на фиг. 3 - векторная диаграмма реверсивного вращения, которая состоит из четырех фиксированных положений вектора магнитной индукции поля статора; на фиг. 4 - направления вектора магнитной индукции и протекающего тока по обмоткам статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2; на фиг. 5 - направления вектора магнитной индукции и протекающего тока по обмоткам статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 3; на фиг. 6 - пофазное изменение напряжения в обмотках статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2; фиг. 7 - пофазное реверсивное изменение напряжения в обмотках статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 3.

Кроме того, на чертеже используются следующие обозначения:

- Ф - фаза;

- 0 - ноль;

- А, В, С - статорные обмотки электродвигателя;

- VD1, VD2, VD3, VD4 - динисторы;

- K1, K2 - выключатели;

- I, II, III, IV, I', II', III', IV' - последовательные фиксированные положения вектора магнитной индукции кругового вращающегося поля статора трехфазного электродвигателя;

- Uсети - величина напряжения сети;

- Ua, Uв, Uс - напряжение на статорных обмотках А, В и С соответственно;

- t1, t2…t3 - моменты времени работы схемы;

- жирные точки - начала статорных обмоток;

- дугообразные линии со стрелкой - направления вращения магнитной индукции поля статора;

- прямые линии со стрелками - направления вектора магнитной индукции кругового вращающегося поля статора электродвигателя;

- прямые линии со стрелками вдоль обмоток статора электродвигателя - направления вектора магнитной индукции и тока в обмотках статора.

Компактное реверсивное устройство запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети содержит два полупроводниковых ключа, образованных выключателем и двумя встречно-параллельными парами полупроводниковых элементов, каждая из которых выполнена в виде двух динисторов. В первом полупроводниковом ключе 1 один общий вывод первого динистора 2 (VD1) и второго динистора 3 (VD 2) соединен с одним выводом выключателя 4 (K1) и фазой питающей сети, а другой общий вывод первого динистора 2 (VD1) и второго динистора 3 (VD 2) соединен с другим выводом выключателя 4 (K1) и началом второй статорной обмотки 5 (обмотка В). Во втором полупроводниковом ключе 6 один общий вывод первого динистора 7 (VD3) и второго динистора 8 (VD 4) соединен с одним выводом выключателя 9 (K2) и фазой питающей сети, а другой общий вывод первого динистора 2 (VD3) и второго динистора 3 (VD 4) соединен с другим выводом выключателя 9 (K2) и началом третьей статорной обмотки 10 (обмотка С). Начало первой статорной обмотки 11 (обмотка А) соединено с нулем питающей сети. Статорные обмотки 11 (обмотка А), 5 (обмотка В), 10 (обмотка С) электродвигателя соединены по схеме «звезда». Питающая сеть выполнена в виде однофазной сети переменного тока для питания трехфазного асинхронного двигателя.

Работа компактного реверсивного устройства запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети осуществляется следующим образом. Для обеспечения вращения вектора магнитной индукции эллипсоидного вращающегося поля статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 2, в последовательности I-II-III-IV, необходимо осуществить замыкание выключателя 9 (K2). Тогда:

- в начальный момент времени, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения динистор 2 (VD1) закрыт, ток проходит по двум обмоткам 11 (обмотка А), 10 (обмотка С) электродвигателя - образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 2);

- в момент времени t1 при прохождении положительной полуволны питающего напряжения и достижении порогового значения питающего напряжения открывается динистор 2 (VD1). Ток проходит по всем трем обмоткам 11 (обмотка А), 5 (обмотка В), 10 (обмотка С) электродвигателя - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;

- в момент времени t2 при отрицательной полуволне питающего напряжения динистор 6 (VD2) закрыт, ток проходит по двум обмоткам 11 (обмотка А) и 10 (обмотка С) электродвигателя - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора;

- в момент времени t3 при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения и достижении порогового значения питающего напряжения открывается динистор 6 (VD2), ток проходит по всем трем обмоткам 11 (обмотка А), 5 (обмотка В), 10 (обмотка С) электродвигателя - образуется четвертое положение вектора магнитной индукции поля статора.

Поле статора получается эллипсоидным, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны цикл повторяется.

Для обеспечения вращения вектора магнитной индукции эллипсоидного вращающегося поля статора электродвигателя в обратную сторону в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 3, в последовательности I'-II'-III'-IV', необходимо осуществить замыкание выключателя 4 (K1). Тогда:

- в начальный момент времени, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения динистор 7 (VD3) закрыт, ток проходит по двум обмоткам 11 (обмотка А), 5 (обмотка В) электродвигателя - образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 3);

- в момент времени t1 при прохождении положительной полуволны питающего напряжения и достижении порогового значения питающего напряжения открывается динистор 7 (VD3). Ток проходит по всем трем обмоткам 11 (обмотка А), 5 (обмотка В), 10 (обмотка С) электродвигателя - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;

- в момент времени t2 при отрицательной полуволне питающего напряжения динистор 8 (VD4) закрыт, ток проходит по двум обмоткам 11 (обмотка А) и 5 (обмотка В) электродвигателя - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора;

- в момент времени t3 при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения и достижении порогового значения питающего напряжения открывается динистор 7 (VD3), ток проходит по всем трем обмоткам 11 (обмотка А), 5 (обмотка В), 10 (обмотка С) электродвигателя - образуется четвертое положение вектора магнитной индукции поля статора.

Поле статора получается эллипсоидным, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны цикл повторяется.

Таким образом, компактное реверсивное устройство запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети имеет преимущества по сравнению с устройством бесконденсаторного запуска трехфазного короткозамкнутого электродвигателя от однофазной сети, выбранным в качестве прототипа, заключающееся в возможности осуществления реверса электродвигателя, а также повышения значения момента, развиваемого электродвигателем.

Claims (1)

1. Компактное реверсивное устройство запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, содержащее полупроводниковый ключ, образованный встречно-параллельной парой полупроводниковых элементов, причем встречно-параллельная пара полупроводниковых элементов выполнена в виде динисторов, один вывод которого соединен с началом второй статорной обмотки и фазой питающей сети, выполненной в виде однофазной сети переменного тока для питания трехфазного асинхронного двигателя, причем статорные обмотки электродвигателя соединены по типу «звезда», отличающееся тем, что устройство снабжено полупроводниковым ключом, образованным выключателем и встречно-параллельной парой полупроводниковых элементов, причем встречно-параллельная пара полупроводниковых элементов выполнена в виде динисторов, при этом в первом полупроводниковом ключе один общий вывод первого динистора и второго динистора соединен с одним выводом выключателя и фазой питающей сети, а другой общий вывод первого динистора и второго динистора соединен с другим выводом выключателя и началом второй статорной обмотки, а во втором полупроводниковом ключе один общий вывод первого динистора и второго динистора соединен с одним выводом выключателя и фазой питающей сети, а другой общий вывод первого динистора и второго динистора соединен с другим выводом выключателя и началом третьей статорной обмотки, начало первой обмотки соединено с нулевым выводом питающей сети.

Images