RU223291U1 - Полупроводниковое устройство питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока - Google Patents
Полупроводниковое устройство питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU223291U1 RU223291U1 RU2023128279U RU2023128279U RU223291U1 RU 223291 U1 RU223291 U1 RU 223291U1 RU 2023128279 U RU2023128279 U RU 2023128279U RU 2023128279 U RU2023128279 U RU 2023128279U RU 223291 U1 RU223291 U1 RU 223291U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- network
- stator
- stator winding
- electric motor
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 60
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
Abstract
Полупроводниковое устройство питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока относится к реверсивным полупроводниковым коммутаторам, ведомым однофазной сетью переменного тока, и предназначено для использования в нерегулируемом электроприводе переменного тока для запуска и работы от однофазной сети трехфазных асинхронных двигателей, статорные обмотки которых соединены по типу «разорванная звезда». Полупроводниковое устройство питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока содержит два полупроводниковых ключа, в качестве каждого из которых использован полевой транзистор. Первый вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод второго полупроводникового ключа соединены с нулем питающей сети переменного тока. Второй вывод первого полупроводникового ключа соединен с началом второй статорной обмотки. Второй вывод второго полупроводникового ключа соединен с началом третьей статорной обмотки. Начало первой статорной обмотки соединено с нулем питающей сети переменного тока, конец первой статорной обмотки соединен с фазой питающей сети переменного тока. Конец второй статорной обмотки и конец третьей статорной обмотки объединены и соединены с фазой питающей сети переменного тока. Решается задача повышения развиваемого двигателем момента и мощности за счет увеличения времени, при котором на статорные обмотки двигателя подается питающее напряжение, а также упрощения системы управления транзисторами.
Description
Полупроводниковое устройство питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока относится к реверсивным полупроводниковым коммутаторам, ведомым однофазной сетью переменного тока, и может быть использовано в нерегулируемом электроприводе переменного тока для запуска и работы от однофазной сети трехфазных асинхронных двигателей.
Известно устройство питания трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети с использованием конденсаторного сдвига в статорной цепи, осуществляющее питание от однофазной сети трехфазного асинхронного двигателя с обмотками, соединенными в звезду, в котором для получения вращающегося поля статора одна обмотка трехфазного асинхронного двигателя подключена к однофазной сети через конденсатор, а две другие обмотки - напрямую к однофазной сети (Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высших технических учебных заведений / А.И. Вольдек. - Л.: Энергия, 1974. - С. 612, рис. 30-7).
Основными недостатками описанного устройства питания трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети с использованием конденсаторного сдвига в статорной цепи является необходимость использования бумажных конденсаторов большой емкости, в результате чего момент двигателя обычно уменьшается примерно до трех раз, мощность двигателя падает до 50% от номинальной.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) - осуществление питания трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети переменного тока с обеспечением реверса - является однофазно-трехфазный транзисторный реверсивный коммутатор, ведомый однофазной сетью, содержащий два полупроводниковых ключа, каждый из которых соединен с фазой однофазной сети переменного тока. Начало первой обмотки трехфазного асинхронного двигателя подключено к фазе, а ее конец - к нулю однофазной сети переменного тока. Начала второй и третьей обмоток подключены к нулю однофазной сети переменного тока. Первый полупроводниковый ключ соединен с фазой однофазной сети переменного тока и концом второй обмотки трехфазного асинхронного двигателя и второй полупроводниковый ключ соединен с фазой однофазной сети переменного тока и концом третьей обмотки трехфазного асинхронного двигателя. В качестве полупроводниковых ключей использованы два биполярных транзистора, у которых эмиттеры соединены с фазой однофазной сети переменного тока. Так коллектор первого транзистора соединен с концом второй обмотки трехфазного асинхронного двигателя, и коллектор второго транзистора соединен с концом третьей обмотки трехфазного асинхронного двигателя (патент RU 136265, МПК Н02Р 27/16 (2006.01)).
Основным недостатком описанного однофазно-трехфазного реверсивного коммутатора, ведомого однофазной сетью, являются уменьшенное значение развиваемого двигателем момента и мощности вследствие отсутствия питающего напряжения на статорных обмотках двигателя в течение значительной части времени работы устройства.
Предлагаемой полезной моделью решаются задачи повышения развиваемого двигателем момента и мощности за счет увеличения времени, при котором на статорные обмотки двигателя подается питающее напряжение, а также упрощения системы управления транзисторами, ввиду отсутствия необходимости учета полярности напряжения, проходящего через транзистор в каждый момент времени.
Для решения поставленной задачи в полупроводниковом устройстве питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока, снабженном двумя полупроводниковыми ключами, подключающими статорные обмотки асинхронного трехфазного двигателя к однофазной питающей сети переменного тока, причем второй вывод первого полупроводникового ключа соединен с началом второй статорной обмотки, второй вывод второго полупроводникового ключа соединен с началом третьей статорной обмотки, согласно полезной модели в качестве каждого из полупроводниковых ключей использован полевой транзистор, причем первый вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод второго полупроводникового ключа соединены с нулем питающей сети переменного тока, а статорные обмотки электродвигателя соединены по типу «разорванная звезда», причем начало первой статорной обмотки соединено с нулем питающей сети переменного тока, конец первой статорной обмотки соединен с фазой питающей сети переменного тока, конец второй статорной обмотки и конец третьей статорной обмотки объединены и соединены с фазой питающей сети переменного тока.
Обеспечение возможности повышения развиваемого двигателем момента и мощности, а также упрощения системы управления транзисторами в полупроводниковом устройстве питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока, достигается путем увеличения времени, при котором на статорные обмотки двигателя подается питающее напряжение, а также за счет использования в качестве полупроводниковых ключей полевых транзисторов, пропускающих ток в обоих направлениях, без необходимости учета полярности напряжения, проходящего через транзисторы, и без подачи на транзисторы тока управления, так как управление полевым транзистором осуществляется электростатическим полем, создаваемым зарядами, что значительно упрощает систему управления транзисторами.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема полупроводникового устройства питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока; на фиг.2 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, которое состоит из шести фиксированных положений вектора магнитного потока, при направлении вращения двигателя по часовой стрелке; на фиг.3 - направления магнитного потока и протекающего тока по обмоткам статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2; на фиг.4 - пофазное изменение напряжения в обмотках статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2; на фиг.5 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, которое состоит из шести фиксированных положений магнитного потока, при направлении вращения двигателя против часовой стрелки; на фиг.6 - направления магнитного потока и протекающего тока по обмоткам статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.5; на фиг.7 - пофазное изменение напряжения в обмотках статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.5.
Кроме того, на чертеже дополнительно изображено следующее:
- Ф - фаза однофазной сети переменного тока;
- 0 - ноль однофазной сети переменного тока;
- А - первая обмотка статора трехфазного электродвигателя;
- В - вторая обмотка статора трехфазного электродвигателя;
- С - третья обмотка статора трехфазного электродвигателя;
- VT1-VT2 - полевые транзисторы;
- t1-t6 - моменты времени коммутации полупроводниковых ключей;
- I, II, III, IV - последовательные фиксированные положения вектора магнитного потока вращающегося поля статора электродвигателя;
- Uсети - изменение питающего напряжения во времени;
- UA, UB, UC - напряжение на статорных обмотках А, В и С соответственно.
- дугообразные линии со стрелкой - направления вращения магнитного поля статора;
- прямые линии со стрелками - направления магнитного потока и тока в обмотках статора.
Полупроводниковое устройство питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока содержит два полупроводниковых ключа, в качестве каждого из которых использован полевой транзистор.
Первый вывод 1 первого транзистора 2 (VT1), первый вывод 3 второго транзистора 4 (VT2) и начало 5 первой обмотки статора А соединены с нулем однофазной сети переменного тока. Второй вывод 6 первого транзистора 2 (VT1) соединен с началом 7 второй обмотки статора В. Второй вывод 8 второго транзистора 4 (VT2) соединен с началом 9 третьей обмотки статора С. Конец 10 первой обмотки статора А соединен с фазой однофазной сети переменного тока. Конец второй 11 обмотки статора А и конец 12 третьей обмотки статора С объединены и соединены с фазой однофазной сети переменного тока.
Работа полупроводникового устройства питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока происходит следующим образом. В статорные обмотки трехфазного асинхронного двигателя подается однофазное переменное напряжение посредством коммутации соответствующих полупроводниковых ключей, обеспечивающих получение вращающегося магнитного поля статора. Первоначально на затворы транзисторов подано напряжения, создающее электрическое поле для закрытия транзисторов. Векторно-алгоритмическое управление осуществляется снятием напряжения с затворов транзисторов в определенной последовательности.
Для обеспечения вращения поля статора в соответствие с векторной диаграммой, показанной на фиг.2, необходимо осуществлять снятие напряжения с затворов транзисторов 2 (VT1) и 4 (VT2) в следующей последовательности:
1. В момент времени t1, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения сети, снимается напряжение с затворов транзисторов 2 (VT1) и 4 (VT2), ток протекает по обмоткам статора А, В и С в прямом направлении - обеспечивается получение I фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора.
2. В момент времени t2 транзистор 2 (VT1) закрыт, ток протекает по обмоткам статора А и В в прямом направлении - обеспечивается получение II фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора.
3. В момент времени t3, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения сети, снимается напряжение с затвора транзистора 2 (VT1), ток протекает по обмоткам статора А, В и С в обратном направлении - обеспечивается получение III фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора.
4. В момент времени t4 транзистор 2 (VT1) закрыт, ток протекает по обмоткам статора А и В в обратном направлении - обеспечивается получение IV фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора.
Далее процесс включения транзисторов повторяется, начиная с момента времени tl, обеспечивая вращение поля статора по часовой стрелке.
Поле статора получается вращающимся, эллипсоидным, пространственным, изменяющимся во времени.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.5, необходимо осуществлять снятие напряжения с затворов транзисторов 2 (VT1) и 4 (VT2) в следующей последовательности:
1. В момент времени t1, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения сети, снимается напряжение с затворов транзисторов 2 (VT1) и 4 (VT2), ток протекает по обмоткам статора А, В и С в прямом направлении - обеспечивается получение I фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора.
2. В момент времени t2 транзистор 4 (VT2) закрыт, ток протекает по обмоткам статора В и С в прямом направлении - обеспечивается получение II фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора.
3. В момент времени t3, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения сети, снимается напряжение с затворов транзисторов 4 (VT2), ток протекает по обмотке статора А, В и С в обратном направлении - обеспечивается получение III фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора.
4. В момент времени t4 транзистор 4 (VT2) закрыт, ток протекает по обмотке статора В и С в обратном направлении - обеспечивается получение IV фиксированного положения вектора магнитного потока поля статора.
Далее процесс включения транзисторов повторяется, начиная с момента времени t1, обеспечивая вращение поля статора против часовой стрелки.
Поле статора получается вращающимся, эллипсоидным, пространственным, изменяющимся во времени.
Таким образом, на основании изложенного можно сделать вывод о том, что предлагаемая полезная модель имеет преимущества по сравнению с известными из-за повышенного развиваемого двигателем момента и мощности, а также упрощенной системы управления транзисторами.
Claims (1)
- Полупроводниковое устройство питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока, снабженное двумя полупроводниковыми ключами, подключающими статорные обмотки асинхронного трехфазного двигателя к однофазной питающей сети переменного тока, причем второй вывод первого полупроводникового ключа соединен с началом второй статорной обмотки, второй вывод второго полупроводникового ключа соединен с началом третьей статорной обмотки, отличающееся тем, что в качестве каждого из полупроводниковых ключей использован полевой транзистор, причем первый вывод первого полупроводникового ключа и первый вывод второго полупроводникового ключа соединены с нулем питающей сети переменного тока, а статорные обмотки электродвигателя соединены по типу «разорванная звезда», начало первой статорной обмотки соединено с нулем питающей сети переменного тока, конец первой статорной обмотки соединен с фазой питающей сети переменного тока, конец второй статорной обмотки и конец третьей статорной обмотки объединены и соединены с фазой питающей сети переменного тока.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU223291U1 true RU223291U1 (ru) | 2024-02-12 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2092401B (en) * | 1981-01-30 | 1985-01-16 | Eaton Corp | Control apparatus for single phase ac induction motor |
| US6208113B1 (en) * | 1998-09-21 | 2001-03-27 | Ebm Werke Gmbh & Co. | System for controlling the rotation of AC motors |
| RU121406U1 (ru) * | 2012-05-03 | 2012-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Однофазно-трехфазный транзисторный преобразователь частоты, ведомый сетью |
| RU2507673C1 (ru) * | 2012-07-12 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Однофазно-трехфазный полупроводниковый реверсивный коммутатор, ведомый однофазной сетью переменного тока |
| RU151766U1 (ru) * | 2014-07-23 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Однофазно-трехфазный широкополосный транзисторный преобразователь частоты, ведомый однофазной сетью |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2092401B (en) * | 1981-01-30 | 1985-01-16 | Eaton Corp | Control apparatus for single phase ac induction motor |
| US6208113B1 (en) * | 1998-09-21 | 2001-03-27 | Ebm Werke Gmbh & Co. | System for controlling the rotation of AC motors |
| RU121406U1 (ru) * | 2012-05-03 | 2012-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Однофазно-трехфазный транзисторный преобразователь частоты, ведомый сетью |
| RU2507673C1 (ru) * | 2012-07-12 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Однофазно-трехфазный полупроводниковый реверсивный коммутатор, ведомый однофазной сетью переменного тока |
| RU151766U1 (ru) * | 2014-07-23 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Однофазно-трехфазный широкополосный транзисторный преобразователь частоты, ведомый однофазной сетью |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH08191599A (ja) | 切り換え式リラクタンス発電機 | |
| RU193358U1 (ru) | Реверсивное устройство коммутации запуска трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя от однофазной сети | |
| RU2420857C1 (ru) | Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя | |
| RU162848U1 (ru) | Полупроводниковое реверсивное устройство для запуска и работы асинхронного трехфазного двигателя, питающегося от однофазной сети переменного тока | |
| RU223291U1 (ru) | Полупроводниковое устройство питания трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети переменного тока | |
| US9866154B2 (en) | Drive system for induction motor | |
| RU157687U1 (ru) | Реверсивное бесконденсаторное устройство пуска однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя | |
| RU2507673C1 (ru) | Однофазно-трехфазный полупроводниковый реверсивный коммутатор, ведомый однофазной сетью переменного тока | |
| RU2385527C1 (ru) | Полупроводниковое устройство бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети | |
| RU229173U1 (ru) | Однофазно-трехфазный полупроводниковый реверсивный коммутатор | |
| RU207552U1 (ru) | Полупроводниковое устройство бесконденсаторного запуска однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя | |
| RU197318U1 (ru) | Реверсивное устройство для запуска трехфазного асинхронного короткозамкнутого двигателя от однофазной сети | |
| RU136260U1 (ru) | Коммутатор включения трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть переменного тока | |
| RU2767754C1 (ru) | Реверсивное устройство регулирования скорости однофазного асинхронного электродвигателя | |
| RU193216U1 (ru) | Полупроводниковое устройство бесконденсаторного запуска трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной питающей сети | |
| RU2403671C1 (ru) | Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя | |
| RU2403669C1 (ru) | Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя | |
| RU2344540C2 (ru) | Однофазно-трехфазный реверсивный коммутатор | |
| RU192777U1 (ru) | Полупроводниковое устройство запуска трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети | |
| RU165833U1 (ru) | Устройство пуска и регулирования питающего напряжения реверсивного однофазного асинхронного двигателя при питании от трехфазной сети переменного тока | |
| RU109356U1 (ru) | Однофазно-трехфазный транзисторный реверсивный коммутатор, ведомый однофазной сетью | |
| RU223290U1 (ru) | Симисторный частотный преобразователь для однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя | |
| RU135461U1 (ru) | Полупроводниковый коммутатор включения трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть переменного тока | |
| RU200744U1 (ru) | Компактное устройство запуска трехфазного двигателя от однофазной сети | |
| RU185924U1 (ru) | Устройство управления однофазным двухобмоточным асинхронным электродвигателем |