RU2231910C1 - Электропривод переменного тока - Google Patents
Электропривод переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231910C1 RU2231910C1 RU2002132536/09A RU2002132536A RU2231910C1 RU 2231910 C1 RU2231910 C1 RU 2231910C1 RU 2002132536/09 A RU2002132536/09 A RU 2002132536/09A RU 2002132536 A RU2002132536 A RU 2002132536A RU 2231910 C1 RU2231910 C1 RU 2231910C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- group
- phase
- voltage
- semi
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к электроприводу, в частности к электроприводу переменного тока повышенной частоты с асинхронными электродвигателями. Технический результат заключается в улучшении энергетических показателей электропривода. Для этого устройство содержит трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две группы полуобмоток, при этом полуобмотки каждой фазы обеих групп заложены в одни и те же пазы, полуобмотки одной группы включены последовательно с силовыми транзисторами, работающими в ключевом режиме, в диагонали 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 последовательно с силовыми транзисторами, работающими в ключевом режиме, в диагонали двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к линейному напряжению источника питания, причем полярность подключения к напряжению источника питания полуобмоток первой группы противоположна полярности подключения к напряжению источника питания полуобмоток второй группы, угол включения транзисторов меньше π/2. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электроприводу, в частности к электроприводу переменного тока повышенной частоты с асинхронными электродвигателями и может использоваться в качестве силового электропривода механизмов и машин с частотой вращения рабочих органов до 6000 об/мин. Например, деревообрабатывающих станков, центрифуг и др.
Известны высокоскоростные асинхронные электроприводы, в которых для повышения частоты вращения используется выпрямительные мосты в цепях питания обмоток статора [1, 2, 3]. Недостаток этой группы электроприводов заключается в том, что по обмоткам статора протекает постоянный ток и это требует дополнительных мер для устранения его влияния.
Известен также электропривод [4], содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две обмотки, первая из которых соединена в звезду и выводами через пары встречно-параллельно включенных тиристоров подключена к фазам источника питания, с которыми соединены одни выводы второй обмотки электродвигателя и через пары встречно-параллельно включенных тиристоров другие выводы второй обмотки.
Недостаток данного устройства в том, что использование двухфазной системы обмоток, расположенных под углом 90 град. в пространстве, дает в 1,5 раза меньшую, чем обычная трехфазная система, намагничивающую силу и, следовательно, меньший вращающий момент для данного сечения магнитопровода статора.
Известен также электропривод переменного тока [5], содержащий трехфазный асинхронный двигатель в пазах магнитопровода статора которого на каждый полюс и фазу расположены по четыре полуобмотки, подключаемые через транзисторные ключи к фазному и линейному напряжению.
Недостаток данного устройства в том, что в процессе использования конечной и начальной части синусоиды питающего напряжения при формировании результирующей ЭДС учетверенной частоты появляется эффект смещения точки перехода через нуль кривой тока в сторону отставания за счет индуктивности обмотки. При этом кривая тока в обмотках статора становится явно несимметричной по отношению к оси абсцисс. В результате этого появляется постоянная составляющая и высшие гармоники кривой тока обмотки статора, что приводит к дополнительным потерям и снижению энергетических показателей.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа электропривод переменного тока [6], содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две группы полуобмоток, и 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 к напряжению источника питания полуобмоток второй группы, угол включения управляемых вентилей управляемых двухполупериодных выпрямительных мостов больше π/2.
Недостаток данного устройства следующий.
Использование конечной части синусоиды питающего напряжения для формирования результирующей ЭДС в обмотках двигателя ухудшает энергетические показатели устройства в целом, поскольку центр тяжести кривой тока смещается в сторону отставания по отношению к центру тяжести кривой питающего напряжения и как результат имеем низкий cos φ [7].
Целью данного изобретения является улучшение энергетических показателей электропривода.
Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока, содержащим трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две группы полуобмоток, и полуобмотки каждой фазы обеих групп заложены в одни и те же пазы, полуобмотки одной группы включены последовательно с силовыми транзисторами, работающими в ключевом режиме, в диагонали 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 последовательно с силовыми транзисторами, работающими в ключевом режиме, в диагонали двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к линейному напряжению источника питания, причем полярность подключения к напряжению источника питания полуобмоток первой группы противоположна полярности подключения к напряжению источника питания полуобмоток второй группы, угол силовых транзисторов меньше π/2.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: силовых транзисторов, работающих в ключевом режиме и неуправляемых двухполупериодных выпрямительных мостов.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения “новизна”.
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что известно применение на статоре шести обмоток, подключенных к источнику питания через управляемые вентили [6], а также использование выпрямительных мостов в цепях питания обмоток статора [1, 2, 3] и транзисторных ключей для подключения обмоток статора к питающему напряжению [5].
Однако использование силового транзистора в ключевом режиме, включенного последовательно с полуобмотками двигателя в диагонали выпрямительных мостов, позволяет формировать в обмотках двигателя ЭДС удвоенной частоты, используя начальную часть синусоиды питающего напряжения, в результате чего коэффициент мощности такого устройства повышается и улучшаются энергетические показатели устройства в целом. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию “существенные отличия”.
На фиг.1 приведена принципиальная схема электропривода переменного тока повышенной частоты. На фиг.2. приведены временные диаграммы напряжений и намагничивающей силы для одной фазы полуобмоток статора.
Электропривод переменного тока повышенной частоты содержит асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, обмотки статора которого образуют две группы полуобмоток: полуобмотки одной группы 1, 2, 3 включены последовательно с силовыми транзисторами 7, 8, 9 в диагонали двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к фазному напряжению источника питания, а полуобмотки второй группы 4, 5, 6 включены последовательно с силовыми транзисторами 10, 11, 12 в диагонали двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к линейному напряжению источника питания, причем полярность подключения полуобмоток первой группы противоположна полярности подключения полуобмоток второй группы. Полуобмотка, подключаемая через силовой транзистор на фазное напряжение, и полуобмотка, подключаемая через силовой транзистор на линейное напряжение, имеющее фазовый сдвиг по отношению к фазному напряжению на 90 электрических градусов, заложены в одни и те же пазы и образуют фазу обмотки статора.
Для выравнивания магнитного потока, создаваемого полуобмотками, число витков полуобмоток второй группы, подключаемых к линейному напряжению источника питания, должно быть в раз больше числа витков в полуобмотках первой группы, подключаемых к фазному напряжению источника питания.
Принцип работы электропривода поясняет диаграмма кривых, приведения на фиг.2.
Рассмотрим работу фазы А полуобмоток статора. В момент времени t1 включается транзистор 7 и по полуобмотке 1 начинает протекать ток. В момент времени t2 транзистор 7 выключается, и включается транзистор 10, и по полуобмотке 4 начинает протекать ток. Поскольку полярность подключения к напряжению источника питания полуобмотки 4 противоположна полярности подключения к напряжению источника питания полуобмотки 1, ток и соответственно намагничивающая сила (фиг.2) для полуобмотки 4 имеют противоположный знак по отношению к току и намагничивающей силе полуобмотки 1. Соответственно в момент времени t3 включается транзистор 7, а в момент времени t4 транзистор 7 выключается, и включается транзистор 10 Для фазы В двигателя порядок включения транзисторов следующий: - 8, 11, 8, 11; для фазы С - 9, 12, 9, 12. В результате данной последовательности работы транзисторов в обмотках формируется ЭДС удвоенной частоты по отношению к частоте питающего напряжения и создается вращающаяся намагничивающая сила F и соответствующий ей магнитный поток удвоенной частоты и по форме близкий к синусоиде.
Поскольку в процессе формирования ЭДС в обмотках статора использовалась начальная часть синусоиды питающего напряжения, то центр тяжести кривой тока смещается в сторону опережения по отношению к центру тяжести кривой питающего напряжения и как результат имеем высокий cos φ [6].
Экспериментальные исследования заявляемого электропривода переменного тока показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототип) данное устройство имеет лучшие энергетические показатели.
Источники информации
1. А.с. СССР №687539, кл. Н 02 К 13/30, 1979.
2. Пат. ФРГ №1297211, кл. 21 а2 18/10, 1970.
3. Пат. Японии №42-13883, кл. 55 A3, 1967.
4. А.с. СССР №1494187, кл. Н 02 Р 5/40, 1989.
5. Пат. РФ №2192091, кл. Н 02 Р 7/36, 2002.
6. Пат. РФ №2168842, кл. Н 02 Р 5/40, 2001 (прототип).
7. Супронович Г. Улучшение коэффициента мощности преобразовательных установок: - Пер. с польск. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
Claims (1)
- Электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, в пазах магнитопровода статора которого расположены две группы полуобмоток, отличающийся тем, что полуобмотки каждой фазы обеих групп заложены в одни и те же пазы, полуобмотки одной группы включены последовательно с силовыми транзисторами, работающими в ключевом режиме, в диагонали двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к фазному напряжению источника питания, а полуобмотки второй группы имеют число витков в раз большим числа витков в полуобмотках первой группы и включены последовательно с силовыми транзисторами, работающими в ключевом режиме, в диагонали двухполупериодных выпрямительных мостов, подключенных к линейному напряжению источника питания, причем полярность подключения к напряжению источника питания полуобмоток первой группы противоположна полярности подключения к напряжению источника питания полуобмоток второй группы, угол включения транзисторов меньше π/2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002132536/09A RU2231910C1 (ru) | 2002-12-03 | 2002-12-03 | Электропривод переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002132536/09A RU2231910C1 (ru) | 2002-12-03 | 2002-12-03 | Электропривод переменного тока |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002132536A RU2002132536A (ru) | 2004-06-20 |
RU2231910C1 true RU2231910C1 (ru) | 2004-06-27 |
Family
ID=32846494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002132536/09A RU2231910C1 (ru) | 2002-12-03 | 2002-12-03 | Электропривод переменного тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2231910C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488216C1 (ru) * | 2012-01-27 | 2013-07-20 | Денис Анатольевич Строганов | Регулируемый электропривод с повышенными характеристиками надежности |
-
2002
- 2002-12-03 RU RU2002132536/09A patent/RU2231910C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488216C1 (ru) * | 2012-01-27 | 2013-07-20 | Денис Анатольевич Строганов | Регулируемый электропривод с повышенными характеристиками надежности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Harris et al. | A review of the integral-horsepower switched reluctance drive | |
US8076814B2 (en) | Brushless high-frequency alternator and excitation method for DC, single-phase and multi-phase AC power-frequency generation | |
JP6837069B2 (ja) | マルチレベル高速可変速駆動 | |
JP2015509697A (ja) | 同期式の電気機械 | |
Boldea et al. | Emerging electric machines with axially laminated anisotropic rotors: a review | |
KR20060091354A (ko) | 속도가변형 모터 | |
CN105226893B (zh) | 一种转子轴向交错式无轴承磁通切换电机 | |
Nipp | Alternative to field-weakening of surface-mounted permanent-magnet motors for variable-speed drives | |
US2813239A (en) | Two-speed single-phase motors | |
Lipo | Advanced Motor Technologies: Converter Fed Machines (CFMs) | |
RU2231910C1 (ru) | Электропривод переменного тока | |
JPH1118382A (ja) | 極数切換回転電機システム | |
CN110808649B (zh) | 一种双工作谐波转子及交流励磁无刷电机 | |
JP2762100B2 (ja) | 電動機装置 | |
RU2168842C1 (ru) | Электропривод переменного тока | |
RU2192091C1 (ru) | Электропривод переменного тока | |
RU2195068C1 (ru) | Электропривод переменного тока | |
Hensley et al. | Comparative analysis of conventional switched reluctance machines and mutually coupled switched reluctance machines | |
US20240022196A1 (en) | Electric machine with magnetic flux modulated at high frequency | |
SU896734A1 (ru) | Электропривод | |
RU2176844C2 (ru) | Двигатель | |
RU2242076C1 (ru) | Трехфазно-двухфазная обмотка | |
RU2091965C1 (ru) | Бесконтактная синхронная электрическая машина | |
SU1334299A1 (ru) | Каскадна бесконтактна асинхронизированна машина | |
RU2141714C1 (ru) | Двухскоростной синхронно-асинхронный двигатель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101204 |