RU2538405C1 - Asynchronous motor with excluded idling - Google Patents
Asynchronous motor with excluded idling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538405C1 RU2538405C1 RU2014110000/07A RU2014110000A RU2538405C1 RU 2538405 C1 RU2538405 C1 RU 2538405C1 RU 2014110000/07 A RU2014110000/07 A RU 2014110000/07A RU 2014110000 A RU2014110000 A RU 2014110000A RU 2538405 C1 RU2538405 C1 RU 2538405C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- asynchronous motor
- motor
- idling
- stator
- thyristor
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Устройство относится к электромеханике.The device relates to electrical engineering.
Известно «Устройство для сварки» по патенту РФ №2032506, МПК B23K 9/00 от 10.04.95 г., - [1], состоящее из сварочного трансформатора, тиристорного регулятора в цепи его первичной обмотки и конденсатора, подключенного параллельно вторичной обмотке. Устройство обеспечивает низкое энергопотребление в режиме холостого хода за счет перевода устройства в импульсный режим работы, но применить такое схемное решение для асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой не представляется возможным из-за того, что у асинхронного двигателя вторичная обмотка (обмотка ротора) всегда замкнута, даже в режиме холостого хода.It is known "Device for welding" according to the patent of the Russian Federation No. 2032506, IPC B23K 9/00 dated 10.04.95, - [1], consisting of a welding transformer, a thyristor regulator in the circuit of its primary winding and a capacitor connected in parallel with the secondary winding. The device provides low power consumption in idle mode by switching the device to pulsed operation, but it is not possible to use such a circuit solution for a squirrel-cage induction motor due to the fact that the asynchronous motor has a secondary winding (rotor winding) that is always closed, even in idle mode.
Наиболее близким к предлагаемому является «Тиристорный преобразователь напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя» по патенту РФ №2115213, МПК Н02М 5/00 от 10.07.1998 г. - [2], состоящее из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и тиристорного регулятора в цепи обмотки статора. Недостатком указанного устройства является значительное энергопотребление в режиме холостого хода.Closest to the proposed is a "Thyristor voltage converter for controlling the speed of an induction motor" according to the patent of the Russian Federation No. 21115213, IPC Н02М 5/00 from 07/10/1998 - [2], consisting of a three-phase asynchronous motor with a squirrel-cage rotor and a thyristor regulator in a circuit stator windings. The disadvantage of this device is the significant power consumption in idle mode.
Предлагаемое устройство (см. фиг.1) состоит из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, тиристорного регулятора в цепи обмотки статора, трех дополнительных индуктивностей, включенных последовательно в цепь каждой фазы статора после тиристорного регулятора и трех конденсаторов, подключенных параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя.The proposed device (see Fig. 1) consists of a three-phase squirrel-cage induction motor, a thyristor regulator in the stator winding circuit, three additional inductors connected in series to each stator phase circuit after the thyristor regulator, and three capacitors connected in parallel to the stator windings of the induction motor.
Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что асинхронный двигатель с исключенным режимом холостого хода, состоящий из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, тиристорного регулятора в цепи обмотки статора, дополнительно включенных последовательно в цепь каждой фазы статора после тиристорного регулятора трех индуктивностей и трех конденсаторов, включенных параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя, благодаря дополнительно включенным индуктивностям и конденсаторам в режиме холостого хода автоматически переходит в импульсный режим работы, чем обеспечивает снижение энергопотребления.The essence of the claimed technical solution is that an asynchronous motor with an excluded idle speed, consisting of a three-phase asynchronous motor with a squirrel-cage rotor, a thyristor regulator in the stator winding circuit, additionally connected in series to each stator phase circuit after the thyristor regulator of three inductors and three capacitors, connected in parallel to the stator windings of an induction motor, thanks to the additionally switched inductances and capacitors in idle mode turn automatically switches to pulse mode, which ensures reduction in power consumption.
Заявляемое изобретение решает задачу снижения энергопотребления в режиме холостого хода путем автоматического перевода устройства в импульсный режим работы на холостом ходу.The claimed invention solves the problem of reducing energy consumption in idle mode by automatically transferring the device to a pulsed idle mode.
При работе устройства в режиме пуска и работы под нагрузкой (нагрузку создает рабочий механизм) дополнительные индуктивности и емкости никак не сказываются. Устройство будет работать как при обычном тиристорном регулировании.When the device operates in the start-up mode and under load (the working mechanism creates a load), additional inductances and capacitances do not affect in any way. The device will work as with conventional thyristor regulation.
При переходе в режим холостого хода (рабочий механизм перестал создавать тормозной момент на валу двигателя) снижается потребляемый ток и начинает сказываться влияние дополнительных индуктивностей и емкостей на работу тиристоров. Схема управления тиристорами подает короткий импульс на управляющие электроды всех тиристоров одновременно. Открываются те из тиристоров, к которым приложено положительное напряжение. Сетевое напряжение прикладывается к обмоткам двигателя. При этом начинается заряд конденсаторов С через дополнительные индуктивности L. Как известно из теории переходных процессов (включение L-C цепи под напряжение), конденсатор в ходе переходного процесса заряжается до двойного мгновенного значения сетевого напряжения. С окончанием заряда ток, протекающий через тиристор, прекратится, и он закроется. Ток, потребляемый двигателем, при этом будет мал, поскольку двигатель работает без нагрузки и недостаточен для удержания тиристоров в открытом состоянии. После заряда конденсатора следует его разряд на обмотку двигателя. Причем напряжение на конденсаторе направлено встречно сетевому напряжению и превышает сетевое напряжение в 2 раза (из-за переходного процесса). Поэтому в течение значительного промежутка времени, пока напряжение на конденсаторе не сравняется с сетевым напряжением, к тиристору будет приложено обратное напряжение, необходимое для надежного запирания тиристора.When switching to idle mode (the working mechanism has ceased to create braking torque on the motor shaft), the current consumption decreases and the influence of additional inductances and capacitors on the operation of the thyristors begins to affect. The thyristor control circuit supplies a short pulse to the control electrodes of all thyristors simultaneously. Opens those of the thyristors to which a positive voltage is applied. Mains voltage is applied to the motor windings. In this case, the charge of capacitors C begins through additional inductances L. As is known from the theory of transients (turning on the L-C circuit under voltage), the capacitor is charged to a double instantaneous value of the mains voltage during the transient. With the end of the charge, the current flowing through the thyristor will stop and it will close. The current consumed by the motor will be small, since the motor operates without load and is insufficient to keep the thyristors in the open state. After the capacitor is charged, it should be discharged to the motor winding. Moreover, the voltage across the capacitor is directed counter to the mains voltage and exceeds the mains voltage by 2 times (due to the transient process). Therefore, for a considerable period of time, until the voltage across the capacitor is equal to the mains voltage, the reverse voltage necessary for reliable locking of the thyristor will be applied to the thyristor.
Таким образом, в режиме холостого хода тиристоры будут открываться только на очень короткий промежуток времени и затем будут закрываться обратным выбросом напряжения. В результате на обмотках двигателя присутствуют лишь кратковременные импульсы напряжения длительностью ~300 мкс, достаточные для поддержания вращения двигателя на холостом ходу. Двигатель продолжает вращаться, а электропотребление значительно снижается по сравнению с обычным режимом холостого хода.Thus, in idle mode, the thyristors will open only for a very short period of time and then will be closed by a reverse voltage surge. As a result, only short-term voltage pulses with a duration of ~ 300 μs are sufficient on the motor windings, which are sufficient to maintain the engine idling. The engine continues to rotate, and power consumption is significantly reduced compared to normal idle mode.
При появлении нагрузки или замедлении вращения двигателя возрастает ток, потребляемый двигателем. Снижается сопротивление обмоток двигателя, шунтирующее конденсаторы. В результате этого снижается и напряжение заряда конденсатора. Напряжение на конденсаторе уже не может достичь уровня сетевого. Тиристоры не закроются. Устройство станет работать как при обычном тиристорном регулировании.When a load occurs or the engine slows down, the current consumed by the engine increases. The resistance of the motor windings shunting the capacitors is reduced. As a result of this, the charge voltage of the capacitor also decreases. The voltage on the capacitor can no longer reach the network level. Thyristors will not close. The device will work as with conventional thyristor regulation.
Заявляемое устройство для сварки отвечает требованию "новизна", так как имеет новые признаки:The inventive device for welding meets the requirement of "novelty", as it has new features:
1) три дополнительные индуктивности, включенные последовательно в цепь каждой фазы статора после тиристоров;1) three additional inductances connected in series in the circuit of each phase of the stator after the thyristors;
2) три конденсатора, подключенные параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя.2) three capacitors connected in parallel with the stator windings of an induction motor.
Из существующего уровня техники и технической литературы известны асинхронные двигатели, с индуктивностью в цепи статора и с конденсаторами, подключенными параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя. Но именно применение такого сочетания признаков позволяет получить новое качество устройству - низкое энергопотребление на холостом ходу путем перехода в импульсный режим. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".Asynchronous motors with inductance in the stator circuit and with capacitors connected in parallel to the stator windings of the asynchronous motor are known from the existing level of technology and technical literature. But it is the application of such a combination of features that allows to obtain a new quality for the device - low power consumption at idle by switching to pulse mode. This allows us to conclude that the criterion of "inventive step".
Технический результат заявляемого решения - автоматическое снижение энергопотребления при переходе в режим холостого хода путем автоматического перехода режима устройства в импульсный режим работы. Технический результат достигается тем, что в устройство добавляются три дополнительных индуктивности, включенных последовательно в цепь каждой фазы статора после тиристоров и три конденсатора, подключенных параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя. Дополнительные индуктивности и емкости влияют на переходные процессы при включении тиристоров таким образом, что при малой нагрузке (малом токе потребления двигателем - в режиме холостого хода) выброс обратного напряжения при включении тиристора приводит к его запиранию и в результате - к работе устройства в импульсном режиме, что обеспечивает энергосбережение. При увеличении нагрузки на двигатель возрастает ток, снижаются амплитуда и длительность обратного выброса напряжения и тиристорный регулятор автоматически переходит в режим тиристорного регулирования.The technical result of the proposed solution is the automatic reduction of power consumption when switching to idle mode by automatically switching the device mode to pulse operation. The technical result is achieved by the fact that three additional inductances are added to the device, connected in series to the circuit of each phase of the stator after the thyristors and three capacitors connected in parallel to the stator windings of the induction motor. Additional inductances and capacitances affect the transient processes when the thyristors are turned on in such a way that at a low load (low current consumption by the motor in idle mode), the reverse voltage surge when the thyristor is turned on leads to its blocking and, as a result, to the device operating in a pulsed mode, which provides energy saving. When the load on the motor increases, the current increases, the amplitude and duration of the reverse voltage surge decrease, and the thyristor regulator automatically switches to thyristor control mode.
Испытания проводились на лабораторной установке с асинхронным трехфазным двигателем 4А80 В4 УЗ с номинальной мощностью 1,5 кВт, номинальной скоростью вращения 1400 об/мин, номинальным напряжением 380 В. Антипараллельные тиристоры имели марку Т 142-80. Для управления тиристорами использовалась известная схема (Оборудование для дуговой сварки: справочное пособие / Под редакцией В.В. Смирнова. Л.: Энергоатомиздат.Ленинградское отделение, 1986. -656 с: ил.) - [3], стр.393-397. Обязательным требованием к схеме управления является кратковременность импульсов, запускающих тиристоры, что достигается применением импульсных трансформаторов, для формирования управляющих сигналов. Если это условие не будет выполнено, реализация импульсного режима будет невозможна. Дополнительные индуктивности представляли воздушные катушки, намотанные изолированным проводом. Индуктивность каждой катушки составила 0,1 Гн. Дополнительные конденсаторы С типа МБГЧ-1 имели емкость 4 мкФ, номинальное напряжение 500 В. В импульсном режиме амплитуда импульсов достигала 400 В, а длительность - 2 мС.The tests were carried out in a laboratory setup with a 4A80 V4 three-phase asynchronous motor with a rated power of 1.5 kW, rated rotation speed of 1400 rpm, rated voltage of 380 V. Antiparallel thyristors were T 142-80. To control the thyristors, a well-known scheme was used (Equipment for arc welding: a reference manual / Edited by V.V. Smirnov. L .: Energoatomizdat. Leningrad branch, 1986. -656 s: ill.) - [3], pp. 393-397 . A mandatory requirement for the control circuit is the short duration of the pulses that trigger the thyristors, which is achieved by the use of pulse transformers to form control signals. If this condition is not met, the implementation of the pulse mode will be impossible. Additional inductances were air coils wound with insulated wire. The inductance of each coil was 0.1 GN. Additional capacitors C of type MBGCH-1 had a capacitance of 4 μF, a nominal voltage of 500 V. In the pulse mode, the pulse amplitude reached 400 V, and the duration was 2 mS.
Уменьшение величины индуктивности L или емкости С может привести к тому, что параметров импульсов станет не достаточно для поддержания вращения на холостом ходу, это вызовет замедление вращения двигателя, рост потребляемого тока и, в результате, переход из импульсного режима в режим обычного тиристорного регулирования.A decrease in the inductance L or capacitance C can lead to the fact that the pulse parameters are not enough to maintain rotation at idle, this will slow down the rotation of the motor, increase the current consumption and, as a result, switch from the pulse mode to the normal thyristor control mode.
Потери холостого хода в импульсном режиме составили 15…25 Вт, вместо 60…80 Вт в обычном режиме холостого хода.Loss of idling in a pulsed mode amounted to 15 ... 25 W, instead of 60 ... 80 W in normal idle mode.
Проведенные испытания позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".The tests carried out allow us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "industrial applicability".
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2032506, МПК B23K 9/00, «Устройство для сварки», авторы: Гуков В., Гуков С.В., бюл. №10 от 10.04.95 г.1. RF patent No. 2032506, IPC B23K 9/00, “Device for welding”, authors: Gukov V., Gukov SV, bull. No 10 on 04/10/95
2. Патент РФ №2115213, МПК Н02М 5/00 «Тиристорный преобразователь напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя», авторы: Гладышев С.П., Бакин А.А., Гладышев П.С., опубликовано 10.07.1998 г.2. RF patent №2115213, IPC Н02М 5/00 "Thyristor voltage converter for controlling the speed of an induction motor", authors: Gladyshev SP, Bakin AA, Gladyshev PS, published July 10, 1998.
3. Оборудование для дуговой сварки: справочное пособие / Под редакцией В.В. Смирнова. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1986. - 656 с.: ил.3. Equipment for arc welding: a reference guide / Edited by V.V. Smirnova. - L .: Energoatomizdat. Leningrad branch, 1986. - 656 p.: Ill.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014110000/07A RU2538405C1 (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Asynchronous motor with excluded idling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014110000/07A RU2538405C1 (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Asynchronous motor with excluded idling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2538405C1 true RU2538405C1 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53288053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014110000/07A RU2538405C1 (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Asynchronous motor with excluded idling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538405C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU247392A1 (en) * | В. М. Грико | SINGLE-PHASE STABLE CONVERTER | ||
SU546076A1 (en) * | 1971-11-09 | 1977-02-05 | Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики | The control method reversible two-phase asynchronous motor |
SU1053253A1 (en) * | 1980-11-27 | 1983-11-07 | Предприятие П/Я В-2775 | Electric drive |
SU1709489A1 (en) * | 1989-02-09 | 1992-01-30 | Липецкий политехнический институт | Controller of three-phase asynchronous motor |
RU2032506C1 (en) * | 1991-02-25 | 1995-04-10 | Гуков Дмитрий Васильевич | Welding device |
RU2055443C1 (en) * | 1992-12-28 | 1996-02-27 | Рудольф Иванович Кондрашов | Three-phase induction motor starting gear |
RU2115213C1 (en) * | 1995-04-28 | 1998-07-10 | Челябинский государственный технический университет | Thyristor voltage changer for controlling induction motor speed |
US20130193882A1 (en) * | 2012-02-01 | 2013-08-01 | Lsis Co., Ltd. | Method for controlling inverter |
-
2014
- 2014-03-14 RU RU2014110000/07A patent/RU2538405C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU247392A1 (en) * | В. М. Грико | SINGLE-PHASE STABLE CONVERTER | ||
SU546076A1 (en) * | 1971-11-09 | 1977-02-05 | Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики | The control method reversible two-phase asynchronous motor |
SU1053253A1 (en) * | 1980-11-27 | 1983-11-07 | Предприятие П/Я В-2775 | Electric drive |
SU1709489A1 (en) * | 1989-02-09 | 1992-01-30 | Липецкий политехнический институт | Controller of three-phase asynchronous motor |
RU2032506C1 (en) * | 1991-02-25 | 1995-04-10 | Гуков Дмитрий Васильевич | Welding device |
RU2055443C1 (en) * | 1992-12-28 | 1996-02-27 | Рудольф Иванович Кондрашов | Three-phase induction motor starting gear |
RU2115213C1 (en) * | 1995-04-28 | 1998-07-10 | Челябинский государственный технический университет | Thyristor voltage changer for controlling induction motor speed |
US20130193882A1 (en) * | 2012-02-01 | 2013-08-01 | Lsis Co., Ltd. | Method for controlling inverter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3631959A1 (en) | Soft-starting control method for electrical converter | |
JP2014069252A (en) | Power tool | |
EP3138725B1 (en) | Dual-source multi-mode vehicle power supply | |
CN204559455U (en) | Switching magnetic-resistance wind power generator control system | |
JP6253850B2 (en) | AC rotating electrical machine control device | |
US9478972B2 (en) | Over-voltage prevention device | |
EP2940846B1 (en) | A method of initiating a regenerative converter and a regenerative converter | |
Amudhavalli et al. | Improved Z source inverter for speed control of an induction motor | |
RU2538405C1 (en) | Asynchronous motor with excluded idling | |
US9673741B2 (en) | System for supplying electrical power to a load and corresponding power supply method | |
RU2017107175A (en) | SEPARATED PHASE CONTROLLED SYNCHRONOUS MOTOR | |
CN210405120U (en) | Isolated bus inverter system | |
Amudhavalli et al. | Speed control of an induction motor by V/F method using an improved Z source inverter | |
Wijaya et al. | Reducing induction motor starting current using magnetic energy recovery switch (MERS) | |
RU2702615C1 (en) | Inductor generator with combined excitation and stator windings | |
RU2584817C1 (en) | Method of controlling start-up of asynchronous electric motor of submersible pump | |
RU151665U1 (en) | ASYNCHRONIZED SYNCHRONOUS GENERATOR | |
Ran et al. | Power conversion and control for a low speed, permanent magnet, direct-drive, wave energy converter | |
RU2654762C2 (en) | Method for control of variable-frequency electric drives | |
RU2573821C2 (en) | Method of control in mode of regenerative braking of multizonal rectifying and inverting converter | |
RU2539293C1 (en) | Frequency electric drive | |
RU2275733C1 (en) | Regulating single-to-three phase converter | |
RU2399149C1 (en) | Electric drive | |
JP2017110609A (en) | Assist control device for wind power generation | |
Abdurakhmanov et al. | THE APPLIED VALUE OF SOFT START IN ELECTRIC MOTORS |