RU2385527C1 - Semiconductor device of capacitor-free start-up of three-phase electric motor from single-phase grid - Google Patents
Semiconductor device of capacitor-free start-up of three-phase electric motor from single-phase grid Download PDFInfo
- Publication number
- RU2385527C1 RU2385527C1 RU2009111954/09A RU2009111954A RU2385527C1 RU 2385527 C1 RU2385527 C1 RU 2385527C1 RU 2009111954/09 A RU2009111954/09 A RU 2009111954/09A RU 2009111954 A RU2009111954 A RU 2009111954A RU 2385527 C1 RU2385527 C1 RU 2385527C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- transistor
- emitter
- windings
- collector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Motor And Converter Starters (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к устройствам запуска трехфазных асинхронных электродвигателей от однофазной сети и может быть использовано в электроприводе для питания асинхронных трехфазных электродвигателей, статорные обмотки которых соединены по схеме «треугольник».The present invention relates to devices for starting three-phase asynchronous electric motors from a single-phase network and can be used in an electric drive to power asynchronous three-phase electric motors, the stator windings of which are connected according to the "triangle" scheme.
Известно устройство конденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, содержащее 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 двигателя соединены по типу «треугольник» (Бирюков С. Три фазы - без потери мощности / С.Бирюков // Радио. - М., 2000. - №7. - С.37, рис.1).A device for the capacitor start of a three-phase electric motor from a single-phase network, containing a capacitor and inductance. The capacitor and inductance have a common output, which is designed to connect to the outputs of the windings, one of which is connected to the zero of the single-phase network, and the other is connected to the phase of the single-phase network. The other output of the capacitor is connected to the phase of the single-phase network and is designed to connect to the outputs of the windings, one of which is connected to the zero of the single-phase network. The other inductance output is connected to the zero of the single-phase network and the outputs of the windings, one of which is connected to the phase of the single-phase network. The motor windings are connected in the form of a "triangle" (S. Biryukov. Three phases - without loss of power / S. Biryukov // Radio. - M., 2000. - No. 7. - P.37, Fig. 1).
Основными недостатками описанного устройства конденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети являются повышенные габариты, вследствие необходимости использования бумажных конденсаторов большой емкости и индуктивностей, а также низкая надежность в виду наличия в схеме конденсаторов, индуктивностей.The main disadvantages of the described device for the capacitor starting of a three-phase electric motor from a single-phase network are the increased dimensions, due to the need to use paper capacitors of large capacity and inductances, as well as low reliability due to the presence of capacitors and inductances in the circuit.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, содержащее полупроводниковый ключ для закорачивания и систему управления этим ключом, при соединении статорных обмоток по схеме «треугольник», подключенный параллельно одной обмотке. Один выход полупроводникового ключа соединен с выходами первой и второй обмоток, причем первая обмотка предназначена для соединения одним выходом с нулем однофазной сети, а другим выходом - с фазой однофазной сети, а вторая обмотка предназначена для соединения только с фазой однофазной сети. Второй выход полупроводникового ключа предназначен для соединения с выходами второй и третьей обмоток, причем третья обмотка предназначена для соединения с нулем однофазной сети, а вторая - с фазой однофазной сети. Таким образом, общий вывод первой и третьей обмотки предназначены для подключения к нулю питающей сети, в качестве которой использована однородная питающая сеть переменного тока для питания трехфазного асинхронного двигателя. Система управления этим полупроводниковым ключом состоит из диодного моста и двух тиристоров, включенных катодами встречно в одну из диагоналей моста. Общая катодная точка этих тиристоров соединена с минусом другой диагонали моста (Голик В. Устройство запуска трехфазных двигателей / В. Голик // М., Радио, 1996. - №6. - С.39, рис.1,3).Closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved result (prototype) is a device for non-capacitor starting a three-phase electric motor from a single-phase network, containing a semiconductor key for shorting and a control system for this key, when connecting the stator windings according to the "triangle" circuit, connected in parallel to one winding. One output of the semiconductor switch is connected to the outputs of the first and second windings, the first winding designed to connect one output to zero of the single-phase network, and the other output to the phase of the single-phase network, and the second winding is designed to connect only to the phase of the single-phase network. The second output of the semiconductor switch is designed to connect to the outputs of the second and third windings, and the third winding is designed to connect to zero a single-phase network, and the second to the phase of a single-phase network. Thus, the common output of the first and third windings are designed to connect to zero the supply network, which is used as a uniform AC supply network to power a three-phase asynchronous motor. The control system for this semiconductor key consists of a diode bridge and two thyristors connected by cathodes in the opposite direction to one of the diagonals of the bridge. The common cathode point of these thyristors is connected to the minus of the other diagonal of the bridge (Golik V. Device for starting three-phase motors / V. Golik // M., Radio, 1996. - No. 6. - P.39, Fig. 1.3).
Основными недостатками этого устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети являются пониженная надежность, большие габариты и высокая стоимость, обусловленные использованием сложной системы управления запуском и введением большого количества таких элементов, как диодный мост, стабилитрон, два транзистора, два тиристора.The main disadvantages of this device for capacitor-free starting of a three-phase electric motor from a single-phase network are reduced reliability, large dimensions and high cost due to the use of a complex control system for starting and introducing a large number of elements such as a diode bridge, a zener diode, two transistors, two thyristors.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и экономичности, а также снижения габаритов устройства полупроводникового бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети.The present invention solves the problem of increasing reliability and efficiency, as well as reducing the size of the device semiconductor non-capacitor starting three-phase electric motor from a single-phase network.
Для решения поставленной задачи в полупроводниковом устройстве бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети, содержащем полупроводниковый ключ, предназначенный для закорачивания одной из статорной обмотки двигателя при соединении статорных обмоток по схеме «треугольник», причем в качестве питающей сети использована однофазная питающая сеть переменного тока для питания трехфазного асинхронного двигателя согласно изобретению в качестве полупроводникового ключа использованы два реверсивных полупроводниковых коммутатора, каждый из которых содержит два встречно-параллельно соединенных транзистора, причем в первом реверсивном полупроводниковом коммутаторе коллектор первого транзистора соединен с эммитером второго транзистора и соединен с фазой питающей сети, и эммитер первого транзистора соединен с коллектором второго транзистора и с выводами первой и второй статорных обмоток, а во втором реверсивном полупроводниковом коммутаторе коллектор третьего транзистора соединен с эммитером четвертого транзистора и соединен с фазой питающей сети, и эммитер третьего транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора и с выводами второй и третьей статорных обмоток, общий вывод первой и третьей статорных обмоток подключен к нулю однофазной сети.To solve this problem, in a semiconductor device for capacitor-free starting of a three-phase electric motor from a single-phase network, containing a semiconductor switch designed to short-circuit one of the stator windings of the motor when connecting the stator windings according to the "triangle" scheme, the single-phase AC mains for power supply is used a three-phase asynchronous motor according to the invention, two reversible semiconductors are used as a semiconductor switch single switches, each of which contains two counter-parallel connected transistors, and in the first reversible semiconductor switch, the collector of the first transistor is connected to the emitter of the second transistor and connected to the phase of the supply network, and the emitter of the first transistor is connected to the collector of the second transistor and to the terminals of the first and second stator windings, and in the second reverse semiconductor switch, the collector of the third transistor is connected to the emitter of the fourth transistor and is connected to the phase network, and the emitter of the third transistor is connected to the collector of the fourth transistor and to the terminals of the second and third stator windings, the common output of the first and third stator windings is connected to zero single-phase network.
Повышение надежности и экономичности, а также снижение габаритов полупроводникового устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети обусловлено снижением количества полупроводниковых элементов.Improving the reliability and efficiency, as well as reducing the size of the semiconductor device of the non-capacitor starting of a three-phase electric motor from a single-phase network, is due to a decrease in the number of semiconductor elements.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого полупроводникового устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети; на фиг.2 изображена векторная диаграмма вращения, состоящего из шести фиксированных положений магнитного потока поля статора; на фиг.3 показано пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2. Кроме того, на чертеже изображено следующее:The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a circuit diagram of the proposed semiconductor device of a capacitor-free start-up of a three-phase electric motor from a single-phase network; figure 2 shows a vector diagram of rotation, consisting of six fixed positions of the magnetic flux of the stator field; figure 3 shows the phase-wise change in magnetic flux in the stator windings in accordance with the vector diagram shown in figure 2. In addition, the drawing shows the following:
- Ф - фаза;- f - phase;
- 0 - ноль;- 0 - zero;
- А, В, С - статорные обмотки электродвигателя;- A, B, C - stator windings of the electric motor;
- VT1 - VT4 - транзисторы;- VT1 - VT4 - transistors;
- I, II, III, IV, V, VI - последовательные фиксированные положения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора асинхронного двигателя;- I, II, III, IV, V, VI - consecutive fixed positions of the magnetic flux vector of a circular rotating field of the stator of an induction motor;
- дугообразные линии со стрелкой - направления вращения магнитного поля статора;- arcuate lines with an arrow - the direction of rotation of the stator magnetic field;
- Uсети=f(t) - изменение питающего напряжения во времени.- U network = f (t) - change in supply voltage over time.
Полупроводниковое устройство бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети содержит полупроводниковый ключ, в качестве которого использованы два реверсивных полупроводниковых коммутатора, каждый из которых содержит два встречно-параллельно соединенных транзистора. В первом реверсивном полупроводниковом коммутаторе содержатся транзисторы 1 (VT1) и 2 (VT2). Коллектор транзистора 1 (VT1) соединен с эммитером транзистора 2 (VT2) и их общий вывод предназначен для соединения с фазой питающей сети. Эмиттер транзистора 1 (VT1) соединен с коллектором транзистора 2 (VT2) и их общий вывод предназначен для соединения с общим выводом первой и второй обмоток 3 (обмотка А) и 4 (обмотка В) соответственно. Во втором реверсивном полупроводниковом коммутаторе содержатся транзисторы 5 (VT3) и 6 (VT4). Коллектор транзистора 5 (VT3) соединен с эммитером транзистора 6 (VT4), и их общий вывод предназначен для соединения с фазой питающей сети. Эммитер транзистора 5 (VT3) соединен с коллектором транзистора 6 (VT4), и их общий вывод предназначен для соединения с общим выводом второй и третьей обмоток 4 (обмотка В) и 7 (обмотка С) соответственно. Общий вывод первой и третьей обмоток 3 (обмотка А) и 7 (обмотка С) предназначены для соединения с нулем питающей сети. Статорные обмотки А, В, С электродвигателя соединены по схеме «треугольник».A semiconductor device for capacitor-free starting of a three-phase electric motor from a single-phase network contains a semiconductor switch, which is used as two reversing semiconductor switches, each of which contains two counter-parallel connected transistors. The first reversible semiconductor switch contains transistors 1 (VT1) and 2 (VT2). The collector of transistor 1 (VT1) is connected to the emitter of transistor 2 (VT2) and their common output is designed to connect to the phase of the supply network. The emitter of transistor 1 (VT1) is connected to the collector of transistor 2 (VT2) and their common output is designed to connect to the common output of the first and second windings 3 (winding A) and 4 (winding B), respectively. The second reversible semiconductor switch contains transistors 5 (VT3) and 6 (VT4). The collector of transistor 5 (VT3) is connected to the emitter of transistor 6 (VT4), and their common output is designed to connect to the phase of the supply network. The emitter of transistor 5 (VT3) is connected to the collector of transistor 6 (VT4), and their common output is designed to connect to the common output of the second and third windings 4 (winding B) and 7 (winding C), respectively. The common conclusion of the first and third windings 3 (winding A) and 7 (winding C) are intended to be connected to the supply network zero. Stator windings A, B, C of the electric motor are connected according to the "triangle" scheme.
Работа полупроводникового устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети осуществляется следующим образом. При прохождении положительной полуволны питающего напряжения открывается транзистор 1 (VT1) и ток проходит по всем трем обмоткам 3 (обмотка А), 4 (обмотка В), 7 (обмотка С) электродвигателя (фиг.3). Образуется первое положение вектора магнитного поля статора. Через определенный момент времени откроется транзистор 5 (VT3) и ток пройдет по обмоткам 3 (обмотка А) и 7 (обмотка С). Образуется второе положение вектора магнитного поля статора. Через определенный момент времени закроется транзистор 1 (VT1) и ток пойдет по трем обмоткам 4 (обмотка В), 3 (обмотка А), 7 (обмотка С). Образуется третье положение вектора магнитного поля статора. При прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения закроется транзистор 5 (VT3) и откроется транзистор 2 (VT2) и ток пойдет по всем трем обмоткам 3 (обмотка А), 4 (обмотка В), 7 (об мотка С). Образуется четвертое положение вектора магнитного поля статора. Через определенный момент времени откроется транзистор 6 (VT4) и ток пойдет по обмоткам 3 (обмотка А) и 7 (обмотка С). Образуется пятое положение вектора магнитного поля статора. Через определенный момент времени закроется транзистор 2 (VT2) и ток пойдет по трем обмоткам 4 (обмотка В), 3 (обмотка А), 7 (обмотка С). Образуется шестое положение вектора магнитного поля статора. Поле статора получается эллипсоидным, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны цикл повторяется.The operation of the semiconductor device of the non-capacitor starting three-phase electric motor from a single-phase network is as follows. When the positive half-wave of the supply voltage passes, the transistor 1 (VT1) opens and the current passes through all three windings 3 (winding A), 4 (winding B), 7 (winding C) of the electric motor (Fig. 3). The first position of the stator magnetic field vector is formed. After a certain point in time, transistor 5 (VT3) opens and current flows through windings 3 (winding A) and 7 (winding C). The second position of the stator magnetic field vector is formed. After a certain point in time, transistor 1 (VT1) closes and the current goes through three windings 4 (winding B), 3 (winding A), 7 (winding C). A third position of the stator magnetic field vector is formed. When the negative half-wave of the supply voltage passes, the transistor 5 (VT3) closes and the transistor 2 (VT2) opens and the current flows through all three windings 3 (winding A), 4 (winding B), 7 (winding C). The fourth position of the stator magnetic field vector is formed. After a certain point in time, transistor 6 (VT4) opens and current flows through windings 3 (winding A) and 7 (winding C). The fifth position of the stator magnetic field vector is formed. After a certain point in time, transistor 2 (VT2) closes and the current goes through three windings 4 (winding B), 3 (winding A), 7 (winding C). The sixth position of the stator magnetic field vector is formed. The stator field is ellipsoidal, spatial, and changes in time. As the next positive half-wave passes, the cycle repeats.
Таким образом, увеличиваются надежность и экономичность, а также снижаются габариты устройства бесконденсаторного запуска трехфазного электродвигателя от однофазной сети при отсутствии использования сложной системы управления запуском трехфазного электродвигателя.Thus, reliability and economy are increased, as well as the dimensions of the device for non-capacitor starting of a three-phase electric motor from a single-phase network are reduced in the absence of using a complex control system for starting a three-phase electric motor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009111954/09A RU2385527C1 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Semiconductor device of capacitor-free start-up of three-phase electric motor from single-phase grid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009111954/09A RU2385527C1 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Semiconductor device of capacitor-free start-up of three-phase electric motor from single-phase grid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2385527C1 true RU2385527C1 (en) | 2010-03-27 |
Family
ID=42138485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009111954/09A RU2385527C1 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Semiconductor device of capacitor-free start-up of three-phase electric motor from single-phase grid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2385527C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU193216U1 (en) * | 2019-06-03 | 2019-10-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Semiconductor device for non-capacitor starting a three-phase asynchronous electric motor from a single-phase mains |
RU193358U1 (en) * | 2019-07-19 | 2019-10-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Reversible switching device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network |
RU197064U1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-03-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Semiconductor power device for a low-power three-phase asynchronous electric motor from a single-phase network |
RU197318U1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-04-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Reversing device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network |
-
2009
- 2009-03-31 RU RU2009111954/09A patent/RU2385527C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОЛИК В. Устройство запуска трехфазных двигателей, Радио. - М.: 1996, №6, с.39, рис.1, 3. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU193216U1 (en) * | 2019-06-03 | 2019-10-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Semiconductor device for non-capacitor starting a three-phase asynchronous electric motor from a single-phase mains |
RU193358U1 (en) * | 2019-07-19 | 2019-10-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Reversible switching device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network |
RU197064U1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-03-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Semiconductor power device for a low-power three-phase asynchronous electric motor from a single-phase network |
RU197318U1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-04-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Reversing device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhu et al. | Novel stator electrically field excited synchronous machines without rare-earth magnet | |
CN102460932A (en) | Power conversion apparatus | |
JP2014239641A (en) | Multi-level inverter | |
RU2385527C1 (en) | Semiconductor device of capacitor-free start-up of three-phase electric motor from single-phase grid | |
RU193358U1 (en) | Reversible switching device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network | |
RU2420857C1 (en) | Semiconductor device to control speed of single-phase double-winding induction motor | |
TWI467889B (en) | Composite permanent magnet synchronous machine | |
Nikouie et al. | A highly integrated electric drive system for tomorrow's EVs and HEVs | |
Takaku et al. | Improved wind power conversion system using magnetic energy recovery switch (MERS) | |
CN111654199A (en) | Asymmetric half-bridge power converter of switched reluctance motor and control method thereof | |
Mukhopadhyay et al. | Drive strategies for switched reluctance motor-A review | |
CN111404293A (en) | Four-phase 8-10 pole double armature winding reluctance motor | |
CN103840577B (en) | Double armature winding double salient-pole electric machine electricity generation system | |
RU2370876C1 (en) | Device for capacitor-free start of three-phase electric motor from single-phase grid | |
CN203522358U (en) | Switch reluctance motor with phase change winding | |
RU2344540C2 (en) | One-phase-three-phase reversing switchboard | |
Tungpimolrut et al. | Torque improvement of three-phases full bridge converter based switched reluctance motor with DC assisted winding | |
RU2370877C1 (en) | Device for capacitor-free start of three-phase short-circuited electric motor from single-phase grid | |
RU200744U1 (en) | Compact device for starting a three-phase motor from a single-phase network | |
CN203039541U (en) | Compound excitation double-excitation winding segmented-rotor magnetic flux switching doubly salient brushless dc generator | |
CN103475116A (en) | Switched reluctance motor with phase change windings | |
RU121972U1 (en) | SEMICONDUCTOR DEVICE FOR CAPACITY-FREE STARTING OF A THREE-PHASE ELECTRIC MOTOR FROM A SINGLE-PHASE NETWORK AT CONNECTION OF STATOR WINDINGS TO A TRIANGLE | |
RU109356U1 (en) | SINGLE-PHASE-THREE-PHASE TRANSISTOR REVERSE SWITCH LED BY A SINGLE-PHASE NETWORK | |
RU2402864C1 (en) | Adjustable transistor reducer of three-phase asynchronous motor supplied power to from single-phase mains | |
Tungpimolrut et al. | Bipolar excitation for double three-phase full bridge converter based three-phase switched reluctance motor drive system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110401 |