RU2539293C1

RU2539293C1 - Frequency electric drive

Info

Publication number: RU2539293C1
Application number: RU2014103990/07A
Authority: RU
Inventors: Евгений Васильевич Коломийцев; Анатолий Андреевич Лебедин; Кирилл Михайлович Реент; Михаил Владимирович Реент; Андрей Анатольевич Савас; Наталья Аркадьевна Юшкова
Original assignee: Анатолий Андреевич Лебедин
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-01-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: frequency electric drive contains a three-phase electric motor the windings of which are connected in triangle and are connected to a voltage inverter. Poles of the inverter are connected to poles of the rectifier and filter designed as two series connected capacitors. The electric motor is fitted with leads from the middle of windings to which the terminals of the star connected three-phase capacitor battery are connected the zero point of which is connected to the middle point of series connected filter capacitors.

EFFECT: improved reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в электроприводе.The invention relates to electrical engineering and can be used in an electric drive.

Широко известный электропривод [1] содержит трехфазный преобразователь (тиристорный), вход которого предназначен для присоединения к сети, а выход подключен к электродвигателю, нулевая точка обмоток статора которого подключается к нулевому проводу сети. Использование такой связи в частотном электроприводе увеличивает потери и нагрев электродвигателя, особенно если преобразователь частотный.The widely known electric drive [1] contains a three-phase converter (thyristor), the input of which is designed to be connected to the network, and the output is connected to an electric motor, the zero point of the stator windings of which is connected to the neutral wire of the network. The use of such a connection in a frequency electric drive increases the loss and heating of the electric motor, especially if the frequency converter.

Наиболее близким по структуре является [2] трехфазный асинхронный электропривод, содержащий трехфазный электродвигатель, обмотки которого соединены треугольником и трехфазную конденсаторную батарею. Недостаток проявляется в режиме частичных отказов, например, при обрыве фазы обмотки двигателя. В этом случае двигатель теряет работоспособность.The closest in structure is [2] a three-phase asynchronous electric drive containing a three-phase electric motor, the windings of which are connected by a triangle and a three-phase capacitor bank. The disadvantage is manifested in the partial failure mode, for example, when the phase of the motor winding is broken. In this case, the engine loses its functionality.

Техническим результатом предложения является повышение надежности.The technical result of the proposal is to increase reliability.

Заявленный результат достигается за счет того, что двигатель снабжен отводами от средин обмоток, к которым присоединены выводы трехфазной конденсаторной батареи, соединенной звездой, нулевая точка которой соединена со средней точкой последовательно включенных конденсаторов фильтра.The claimed result is achieved due to the fact that the motor is equipped with taps from the middle of the windings, to which are connected the terminals of a three-phase capacitor bank connected by a star, the zero point of which is connected to the midpoint of the series-connected filter capacitors.

На чертеже приведена схема частотного электропривода. Три обмотки 1, 2, 3 электродвигателя соединены треугольником. Обмотки 1, 2, 3 снабжены отводами от средины и присоединены к конденсаторам 4, 5, 6, которые соединены звездой. Концы и начала обмоток 1, 2, 3 подключены к инвертору 7, который полюсами присоединен к выпрямителю 8 и фильтру, состоящему из двух последовательно соединенных конденсаторов 9, 10 и шунтирующих их резисторов 11, 12. Сетевой коммутатор 13 подключен к входу выпрямителя 8.The drawing shows a diagram of a frequency electric drive. Three windings 1, 2, 3 of the electric motor are connected by a triangle. The windings 1, 2, 3 are equipped with taps from the middle and are connected to capacitors 4, 5, 6, which are connected by a star. The ends and beginnings of the windings 1, 2, 3 are connected to an inverter 7, which is connected by poles to a rectifier 8 and a filter consisting of two series-connected capacitors 9, 10 and resistors 11, 12 shunting them. The network switch 13 is connected to the input of the rectifier 8.

Электропривод работает следующим образом. При включенном коммутаторе 13 переменное напряжение сети выпрямителем 8 преобразуется в постоянное и фильтруется (сглаживается) конденсаторами 9, 10. Конденсаторы 9 и 10 образуют конденсаторный фильтр. Резисторы 11 и 12, подключенные к ним параллельно способствуют равномерному делению напряжения (пополам) между конденсаторами 9 и 10, а также обеспечивают разряд конденсаторов при отключении электропривода от сети коммутатором 13. Инвертор 8 напряжения известным образом преобразует постоянное напряжение в переменное требуемой частоты и величины. Под действием последнего двигатель вращается. В нормальном режиме новая введенная связь на работу двигателя практически не влияет, если не учитывать частичной компенсации реактивной мощности. В нештатном режиме, например при обрыве обмотки двигателя, а по статистике это составляет до 30% всех отказов двигателей, новая введенная связь сообщает двигателю новые свойства. Благодаря ей в фазе двигателя, где имеется обрыв обмотки, протекает ток в полу обмотке. Такой двигатель незначительно теряет в мощности - не более 20% номинальной, так как в работе не участвует только половина обмотки, т.е. 1/6 обмоток. Обычно двигатели выбираются с некоторым запасом. Так, например, привода трубопроводной арматуры должны обеспечивать работу при понижении напряжения до 80%, когда мощность двигателя снижается до 64% (пропорционально квадрату напряжения).The electric drive operates as follows. When the switch 13 is turned on, the alternating voltage of the network by the rectifier 8 is converted to constant and filtered (smoothed) by the capacitors 9, 10. The capacitors 9 and 10 form a capacitor filter. The resistors 11 and 12 connected to them in parallel contribute to the uniform division of voltage (in half) between the capacitors 9 and 10, and also provide a discharge of capacitors when the electric drive is disconnected from the network by the switch 13. The voltage inverter 8 in a known manner converts a constant voltage into an alternating voltage of the required frequency and magnitude. Under the influence of the latter, the engine rotates. In normal mode, the newly introduced connection does not practically affect the engine operation, if partial reactive power compensation is not taken into account. In abnormal mode, for example, when the motor winding is broken, and according to statistics this amounts to 30% of all engine failures, the new connection introduced tells the engine new properties. Thanks to it, in the phase of the motor, where there is a break in the winding, current flows in the floor of the winding. Such an engine slightly loses in power - not more than 20% of the nominal, since only half of the winding is not involved in the operation, i.e. 1/6 windings. Typically, engines are selected with some margin. So, for example, the actuators of the pipe fittings must ensure operation when the voltage is reduced to 80%, when the engine power is reduced to 64% (in proportion to the square of the voltage).

Таким образом, предложенная схема обеспечивает надежную работу электродвигателя, что важно для ответственных электроприводов, например пожарные насосы, вентиляторы, задвижки и т.п.Thus, the proposed circuit ensures reliable operation of the electric motor, which is important for critical electric drives, such as fire pumps, fans, gate valves, etc.

Источники информации:Information sources:

1. Шубенко В.А., Браславский И.Я. Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением. М., «Энергия», 1972, стр.10, рис.1-3.1. Shubenko V.A., Braslavsky I.Ya. Thyristor asynchronous electric drive with phase control. M., "Energy", 1972, p. 10, Fig. 1-3.

2. Патент РФ №2067352.2. RF patent No. 2067352.

Claims

A frequency drive containing a three-phase electric motor, the windings of which are connected by a triangle and connected to a voltage inverter, the inverter poles are connected to the poles of a rectifier and a filter made in the form of two series-connected capacitors, characterized in that the motor is equipped with taps from the middle of the windings to which the terminals of the three-phase are connected a capacitor bank connected by a star, the zero point of which is connected to the midpoint of the series-connected filter capacitors.