SU1534745A1 - Синхронный электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, а именно к бесконтактным синхронным машинам с неподвижными обмотками возбуждени . Цель изобретени  - упрощение компаундного возбуждени  синхронной машины. Синхронный электропривод содержит синхронную машину с  корной обмоткой 1, фазные выводы которой предназначены дл  подключени  к источнику переменного напр жени , а система возбуждени  состоит из шунтовой 2 и сериесной 3 обмоток с числом катушек, равным числу фаз источника переменного тока, двух групп вентилей 4, 5 и тиристоров 6, 7. Обе обмотки системы компаундного возбуждени  размещены соосно на общем магнитопроводе. Устройство обеспечивает симметричное распределение нагрузки по фазам и двухполупериодное выпр мление тока возбуждени  при использовании выпр мител  с числом вентилей, равным числу фаз источника переменного напр жени . Выключение обмотки возбуждени  достигаетс  без отключени  выводов сериесной 3 и шунтовой 2 обмоток от источника питани . В процессе пуска электродвигател  достигаетс  снижение величины пусковых токов и напр жени  на тиристорах 6, 7. После включени  тиристоров величина активного сопротивлени  обмотки возбуждени  уменьшаетс  в M раз, где M - число катушек 4 ил.

Description

315

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к бесконтактным синхронным машинам с неподвижными обмотками возбуждени , используемым преимущественно в приводе с циклической нагрузкой, например в приводе нефтепромысловых станков-качалок, а также в режиме генератора.

Цель изобретени  - упрощение системы компаундного возбуждени , синхронной машины.

На фиг. 1 изображена принципиаль- |на  электрическа  схема предложенного устройства; на фиг.2 и 3 - соответ- ственно эпюры токов и напр жени , ло сн ющие работу устройстваS на .4 - график зависимости НДС шун- говой обмотки, сериесной обмотки с результирующей МДС .возбуждени  от тока в цепи  корной обмотки.

Синхронный электропривод содержит Синхронную машину с  корной обмот- tcoft 1 , фазные выводы которой предг Назначены дл  подключени  к источ- Йику переменного напр жени , а систе йа возбуждени  состоит из шунтовой 1 и сериесной 3 обмоток с числом сатушек, одноименные выводы которых Соединены вместе, равным числу фаз Источника переменного напр жени , двух групп вентилей 4 и 5 и двух Ключей управлени  пуском, например, (тиристоров 6 и 7. Обе обмотки системы возбуждени  размещены соосно на фбщем магнитопроводе. Обща  точка Каждой группы вентилей, соединенных rto схеме полумостового выпр мител , Соединена с одним из тиристоров 6, 7 Свободный вывод которых подключен к Общим точкам соответствующих обмоток 2, 3, при этом свободные выводы одно Группы вентилей 4 подключены к свобоным выводам катушек шунтовой обмотки 2 , предназначенным дл  подключени  к упом нутому источнику напр жени , а свободные выводы второй группы вентилей 5 подключены к выводам сериесной обмотки 3, включенным Последовательно с  корной обмоткой 1

Электропривод работает следующим образом.

В исходном положении тиристоры 6 и 7 выключены и ротор машины неподвижен . Пуск машины осуществл етс  подключением фазных выводов А,В,С,  корной обмотки 1 и выводов шунтовой обмотки 2 к источнику переменного на пр жени .

0

5

0

5

0

35

40

45

50

55

В период пуска переменный ток создает в расточке статора вращающеес  магнитное поле, которое приводит в движение ротор, а в системе компаундного возбуждени  в это врем  происход т следующие процессы. При выключенных тиристорах 6 и 7 обе группы вентилей 4, 5 отключены от обмоток 2, 3 и распределение токов в этих катушках таково; что суммарное значение МДС катушек в обмотке в этот период равно нулю. Вследствие этого магнитное поле возбуждени  отсутствует и ротор машины под действием асинхронного вращающего момента разгон етс  до подсинхронной частоты вращени .

Наличие катушек 3 в цепи тока  кор  увеличивает фазное сопротивление  корной обмотки, что приводит к снижению пусковых токов машины. При этом, поскольку магнитное поле 0В компенсировано,индуктивна  составл юща  сопротивлени  катушек отсутствует и в цепи переменного тока они ведут себ , как активное сопротивление.

В процессе асинхронного вращени  ротора в катушках 0В наводитс  ЭДС, однако, поскольку эти катушки не имеют фазового сдвига в пространстве, а их одноименные выводы соединены вместе , на выводах 0В, которые подключены к источнику питани , эта ЭДС не создает разности потенциалов и, соответственно , не возникают токи, которые замыкаютс  через источник питани  .

При предсинхронной частоте вращени  ротора тиристоры 6 и 7 включают и катушки 2 и 3 шунтируютс  вентил ми 4 и 5, после чего активное сопротивление 0В снижаетс  в m раз, где m - число катушек в обмотке. После коммутации тиристоров катушки 2 и 3 , шунтированные вентил ми 4 и 5, образуют короткозамкнутые контуры, в которых протекают токи, обусловленные напр жением источника питани  и ЗДС самоиндукции катушек. Пол рность этих токов сохран етс  неизменной во времени , поэтому МДС обмоток 2 и 3 создает в магнитопроводе индуктора посто нное магнитное поле возбуждени . В результате этого в машине возникает синхронизирующий момент и происходит вт гивание ротора в синхронизм.

Наличие короткозамкнутых контуров в системе возбуждени  приводит к

тому, что дл  трехфазного источника питани  форма токов в катушках 2 1А;

-ге

гс

и напр жение на этих катушках - пределах одного периода колебани  напр жени  этого источника имеют вид, показанный на фиг. 2.

Форма токов в катушках обмотки 3 1ЭД , 1}& ijc вследствие малого сопротивлени  этих катушек определ етс  током в  корной обмотке 1, величина которого обуславливаетс  режимом работы машины.Причем, в пределах одного периода колебани  фазного тока через каждую катушку 3 (фиг.З) проходит полуволна тока только на одной пол рности, а в другом полупериоде ток замыкаетс  через шунтирующий катушку вентиль. Расположение обмоток 2 и 3 соос- но на общем магнитопроводе позвол ет получить в индукторе МДС возбуждени , равную сумме Ff Ры + Fc , где Гш - МДС шунтовой обмотки 2, a Fc -МДС сериесной обмотки 3. Величина суммарной МДС в режиме холостого хода машины (величина тока в  корной обмот- ке I, 0) как видно на фиг.4 равна Рш, а с увеличением нагрузки на валу возрастает пропорционально току  кор .

Формы МДС обмоток 2 и 3 соответствуют эпюрам токов Ј6 и 17 на фиг.2 и 3, которые протекают4 через тиристоры 6 и 7 в синхронном режиме работы машины и представл ют собой сумму мгновенных значений токов во всех катушках соответствующей обмотки .

Анализ режима работы системы возбуждени  показывает, что форма токов в цепи тиристоров 6 и 7 характерна дл  токов в цепи нагрузки, подключенной к выходу многофазного мостового выпр мител , вход которого в одном случае (ток ife) подключен к источнику напр жени , а в другом (ток 1Т) к источнику тока. Это свидетельствует о том, что предложенна  схема системы возбуждени  позвол ет получить данные режимы путем подключени  0В к выходу полумостового выпр мител , число вентилей в котором вдвое меньше.

Выполнение 0В 2 с числом катушек, равным числу фаз источника переменного напр жени , позвол ет распределить нагрузку по фазам и снизить

10

15

напр жение на выводах 0В, поскольку величина приложенного к катушке напр жени  в зависимости от числа фаз составл ет (m-l)/m от линейного напр жени  источника.

Использование тиристоров 6 и 7 в качестве ключей управлени  пуском электродвигател  позвол ет: наиболее просто организовать схему управлени  этим процессом, поскольку дл  открыти  тиристоров достаточно подать на их управл ющий электрод один открывающий импульс. В рабочем режиме эти тиристоры наход тс  в открытом состо нии за счет того, что токи, протекающие через них, не прерываютс . В тех случа х, когда пуск машины происходит без включени  0В, как это

2о имеет место, например, в генераторном режиме работы синхронной машины, общие точки обмоток 2 и 3 вентилей 4 и 5 могут быть соединены вместе. Система возбуждени  такой машины не

25 содержит ключей управлени  пуском.

Кроме того, изобретение обеспечивает , симметричное распределение нагрузки 0В по фазам и двухполупериод- ное выпр мление тока возбуждени  при использовании выпр мител  с числом вентилей, равным числу фаз источника питани , выключение 0В без отключени  выводов обмотки от источника питани , в процессе асинхронного пуска снижение величины пусковых токов и напр жени  на тиристорах.

После включени  тиристоров величина активного сопротивлени  0В уменьшаетс  в щ раз.

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Синхронный электропривод, содержащий синхронную машину, фазные выводы 45  корной обмотки которой предназначены дл  подключени  к источнику переменного напр жени , две группы дополнительных обмоток по числу фаз  корной обмотки, выполн ющие соответственно роль шунтовой и сериесной в системе возбуждени  синхронной машины, одни выводы которых объединены в общую точку, две группы выпр мительных схем, св занных с дополнительными обмотками , и тиристоры, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  компаудного возбуждени  синхронной машины, указанные группы дополнительных обмоток размещены соосно на

   30

   35

   0

   5

   общем магнитопроводе и  вл ютс  непосредственно обмотками возбуждени , кажда  группа выпр мительных схем выполнена в виде полумостового выпр ми- тйл , обща  точка полумостовых выпр мителей соединена с одним из тиристоров , а свободные выводы подключены к свободным выводам дополнительных оцмоток, которые дл  шунтовой группы

   обмоток возбуждени  предназначены дл  подключени  к упом нутому источнику переменного напр жени , а дл  сериесной группы обмоток возбуждени  свободные выводы включены последовательно с  корными обмотками, тиристоры свободным выводом подключены к общим точкам соответствующих групп /обмоток.

   дополнительных S

   Г

   Ы a)t