О
сновными факторами, обусловившими быстрое развитие тиристорного электропривода, являются следующие: высокий КПД тиристорного преобразователя (0,95—0,97), относительно малые габариты, масса и инерционность тиристоров, незначительная мощность устройств управления.
Использование тиристоров и соответствующих систем управления позволяет получать все требуемые регулировочные характеристикии динамические режимы двигателей как переменного, так и постоянного тока.
Тиристорный электропривод переменного тока. Для регулирования частоты вращения асинхронного двигателя тиристоры включаются в цепь статора или ротора. В первом случае с их помощью можно регулировать амплитуду (фазное регулирование) или частоту (частотное регулирование) синусоидального напряжения на обмотках статора и, следовательно, вращающий момент на валу двигателя (14.35). Во втором случае можно изменять активное сопротивление цепи ротора и таким образом (рис. 14.25) регулировать его частоту вращения. На рис. 16.9 приведена схема преобразователя (регулятора) переменного напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя с двумя встречно-параллельными тиристорами в каждой фазе. Устройство управления синхронно открывает тиристоры в порядке чередования фаз. Изменяя момент времени включения тиристоров (рис. 10.17), можно регулировать амплитуду напряжения основной гармоники. Выключение тиристоров осуществляется автоматически при изменении полярности напряжения соответствующей фазы. Такой режим называется естественной коммутацией.
И
скусственной коммутациейназывается выключение тиристора посредством подключения к его выводам какого-либо источника энергии, создающего в нем ток обратного направления. Примером может служить тиристорное управление в цепи ротора асинхронного двигателя (рис. 16.10). Рабочий тиристор Т, замыкающий цепь выпрямленного тока через резистор r1 имеет узел искусственной коммутации. Узел искусственной коммутации содержит вспомогательный тиристор Tвс, резистор г2и конденсатор С.
Пусть первоначально рабочий тиристор Т открыт, а вспомогательный Твс закрыт. В это время конденсатор С заряжается через резистор г2 так, как показано на рис. 16.10. Подадим теперь на управляющий электрод вспомогательного тиристора Твс отпирающий сигнал из устройства управления. Вспомогательный тиристор включится, и конденсатор начнет разряжаться через него и рабочий тиристор. Так как при этом разрядный ток конденсатора направлен навстречу прямому току рабочего тиристора, то последний выключается. После этого конденсатор перезаряжается через резистор r1 и открытый вспомогательный тиристор.
Чтобы вновь включить рабочий тиристор, на его управляющий электрод надо подать сигнал из устройства управления. При этом конденсатор своим разрядным током выключает вспомогательный тиристор, а сам конденсатор перезаряжается, возвращаясь к состоянию, показанному на рисунке.
Следующий цикл начинается с подачи сигнала из устройства управления на управляющий электрод вспомогательного тиристора.
Э
квивалентное сопротивление цепи ротора зависит от отношения интервалов времени открытого и закрытого состояний рабочего тиристора. Регулируя это отношение, можно регулировать среднее значение тока ротора и, следовательно, момент, развиваемый асинхронным двигателем.
Одним из наиболее перспективных способов регулирования частоты вращения асинхронных двигателей является изменение частоты напряжения на обмотках статора. Для этой цели широко используются тиристорные автономные инверторы, т. е. устройства преобразования постоянного напряжения в переменное с любым числом фаз.
Рассмотрим простейшую схему однофазного автономного инвертора (рис. 16.11), в которой источник постоянного напряжения Е соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора. Когда тиристор T1 включается сигналом блока управления, а тиристор Т2 закрыт, то источник постоянного напряжения Е подключается к левой половине первичной обмотки трансформатора. Ток этой части •первичной обмотки возбуждает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. При этом во вторичной обмотке трансформатора индуктируется ЭДС, а конденсатор С заряжается, как показано на рисунке.
Если управляющий сигнал включает тиристор Т2, то перезарядка конденсатора С закрывает тиристор T1 аналогично рис. 16.10, а источник постоянного напряжения Е подключается к правой половине первичной обмотки. В магнитопроводе возбуждается магнитный поток противоположного направления, чему соответствует и изменение направления ЭДС, индуктируемой во вторичной обмотке ω2. Частота переменного напряжения, получаемого от инвертора, определяется частотой генератора управляющих сигналов, включающих поочередно тиристоры.
Описанный инвертор может быть использован для плавной регулировки частоты вращения однофазных и двухфазных асинхронных двигателей (см. § 14.18).
Инвертирование постоянного напряжения в трехфазную или многофазную систему напряжений осуществляется аналогично. Обычно в инверторе вместо источника постоянного напряжения Е используется выпрямленное напряжение сети переменного тока. Если для этой цели, так же как и для инвертирования, использовать тиристоры, то выпрямленное напряжение можно регулировать в широких пределах (см. рис. 10.17). Это дает дополнительные возможности для управления асинхронным двигателем.
Устройства, сочетающие в себе тиристорные выпрямители и тиристорные инверторы, принято называть шириапорными преобразователями. В электроприводе иногда используют и более сложные тиристорные преобразователи, например тиристорные выпрямитель — инвертор — выпрямитель.
Применение различных способов тиристорного управления позволяет плавно и экономично регулировать частоту вращения асинхронных двигателей в диапазоне до 50 : 1 и выше.
Тиристорный электропривод постоянного тока. При необходимости регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока и получения специальных характеристик в настоящее время широко используются тиристорные преобразователи. С их помощью двигатели постоянного тока можно подключить к сети переменного тока.
Одна из простейших схем включения двигателя постоянного тока в трехфазную цепь переменного тока приведена на рис. 16.12. Управляющее устройство синхронно включает тиристоры в порядке чередования фаз в положительные полупериоды фазных напряжений (рис. 10.17). В отрицательные полупериоды фазных напряжений происходит естественная коммутация, и тиристоры соответствующих фаз закрываются.
Среднее значение выпрямленного напряжения трех фаз равно напряжению на якоре двигателя постоянного тока (10.10):
где α — угол запаздывания включения тиристоров.
Изменяя угол запаздывания с помощью блока управления, можно изменять постоянное напряжение на якоре двигателя, т. е. постоянный ток в цепи якоря Iя. В свою очередь это приводит к изменению вращающего момента на валу двигателя (13.2).
Индуктивная катушка в цепи якоря служит для уменьшения пульсаций тока.
studfiles.net
Основными факторами, обусловившими быстрое развитие тиристорного электропривода, являются следующие: высокий КПД тиристорного преобразователя (0,95—0,97), относительно малые габариты, масса и инерционность тиристоров, незначительная мощность устройств управления.
Использование тиристоров и соответствующих систем управления позволяет получать все требуемые регулировочные характеристикии динамические режимы двигателей как переменного, так и постоянного тока.
Тиристорный электропривод переменного тока.Для регулирования частоты вращения асинхронного двигателя тиристоры включаются в цепь статора или ротора. В первом случае с их помощью можно регулировать амплитуду (фазное регулирование) или частоту (частотное регулирование) синусоидального напряжения на обмотках статора и, следовательно, вращающий момент на валу двигателя (14.35). Во втором случае можно изменять активное сопротивление цепи ротора и таким образом (рис. 14.25) регулировать его частоту вращения. На рис. 16.9 приведена схема преобразователя (регулятора) переменного напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя с двумя встречно-параллельными тиристорами в каждой фазе. Устройство управления синхронно открывает тиристоры в порядке чередования фаз. Изменяя момент времени включения тиристоров (рис. 10.17), можно регулировать амплитуду напряжения основной гармоники. Выключение тиристоров осуществляется автоматически при изменении полярности напряжения соответствующей фазы. Такой режим называется естественной коммутацией.
Искусственной коммутацией называется выключение тиристора посредством подключения к его выводам какого-либо источника энергии, создающего в нем ток обратного направления. Примером может служить тиристорное управление в цепи ротора асинхронного двигателя (рис. 16.10). Рабочий тиристор Т, замыкающий цепь выпрямленного тока через резистор r1имеет узел искусственной коммутации. Узел искусственной коммутации содержит вспомогательный тиристор Tвс, резистор г2и конденсатор С.
Пусть первоначально рабочий тиристор Т открыт, а вспомогательный Твсзакрыт. В это время конденсатор С заряжается через резистор г2 так, как показано на рис. 16.10. Подадим теперь на управляющий электрод вспомогательного тиристора Твсотпирающий сигнал из устройства управления. Вспомогательный тиристор включится, и конденсатор начнет разряжаться через него и рабочий тиристор. Так как при этом разрядный ток конденсатора направлен навстречу прямому току рабочего тиристора, то последний выключается. После этого конденсатор перезаряжается через резистор r1и открытый вспомогательный тиристор.
Чтобы вновь включить рабочий тиристор, на его управляющий электрод надо подать сигнал из устройства управления. При этом конденсатор своим разрядным током выключает вспомогательный тиристор, а сам конденсатор перезаряжается, возвращаясь к состоянию, показанному на рисунке.
Следующий цикл начинается с подачи сигнала из устройства управления на управляющий электрод вспомогательного тиристора.
Одним из наиболее перспективных способов регулирования частоты вращения асинхронных двигателей является изменение частоты напряжения на обмотках статора. Для этой цели широко используются тиристорные автономные инверторы, т. е. устройства преобразования постоянного напряжения в переменное с любым числом фаз.
Рассмотрим простейшую схему однофазного автономного инвертора (рис. 16.11), в которой источник постоянного напряжения Е соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора. Когда тиристор T1 включается сигналом блока управления, а тиристор Т2закрыт, то источник постоянного напряжения Е подключается к левой половине первичной обмотки трансформатора. Ток этой части •первичной обмотки возбуждает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. При этом во вторичной обмотке трансформатора индуктируется ЭДС, а конденсатор С заряжается, как показано на рисунке.
Если управляющий сигнал включает тиристор Т2, то перезарядка конденсатора С закрывает тиристор T1 аналогично рис. 16.10, а источник постоянного напряжения Е подключается к правой половине первичной обмотки. В магнитопроводе возбуждается магнитный поток противоположного направления, чему соответствует и изменение направления ЭДС, индуктируемой во вторичной обмотке ω2. Частота переменного напряжения, получаемого от инвертора, определяется частотой генератора управляющих сигналов, включающих поочередно тиристоры.
Описанный инвертор может быть использован для плавной регулировки частоты вращения однофазных и двухфазных асинхронных двигателей (см. § 14.18).
Инвертирование постоянного напряжения в трехфазную или многофазную систему напряжений осуществляется аналогично. Обычно в инверторе вместо источника постоянного напряжения Е используется выпрямленное напряжение сети переменного тока. Если для этой цели, так же как и для инвертирования, использовать тиристоры, то выпрямленное напряжение можно регулировать в широких пределах (см. рис. 10.17). Это дает дополнительные возможности для управления асинхронным двигателем.
Устройства, сочетающие в себе тиристорные выпрямители и тиристорные инверторы, принято называть шириапорными преобразователями. В электроприводе иногда используют и более сложные тиристорные преобразователи, например тиристорные выпрямитель — инвертор — выпрямитель.
Применение различных способов тиристорного управления позволяет плавно и экономично регулировать частоту вращения асинхронных двигателей в диапазоне до 50 : 1 и выше.
Тиристорный электропривод постоянного тока. При необходимости регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока и получения специальных характеристик в настоящее время широко используются тиристорные преобразователи. С их помощью двигатели постоянного тока можно подключить к сети переменного тока.
Одна из простейших схем включения двигателя постоянного тока в трехфазную цепь переменного тока приведена на рис. 16.12. Управляющее устройство синхронно включает тиристоры в порядке чередования фаз в положительные полупериоды фазных напряжений (рис. 10.17). В отрицательные полупериоды фазных напряжений происходит естественная коммутация, и тиристоры соответствующих фаз закрываются.
Среднее значение выпрямленного напряжения трех фаз равно напряжению на якоре двигателя постоянного тока (10.10):
где α — угол запаздывания включения тиристоров.
Изменяя угол запаздывания с помощью блока управления, можно изменять постоянное напряжение на якоре двигателя, т. е. постоянный ток в цепи якоря Iя. В свою очередь это приводит к изменению вращающего момента на валу двигателя (13.2).
Индуктивная катушка в цепи якоря служит для уменьшения пульсаций тока.
megalektsii.ru
Категория:
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тиристорное управление электродвигателямиВ лифтах со скоростью кабины 1,6 м/с и более применяют тиристорный электропривод, в котором управление электродвигателями, т. е. их включение в сеть, реверсирование и, самое главное, регулирование частоты вращения, производятся с помощью управляемых тиристоров. Тиристорный электропривод получил распространение благодаря высокому КПД тиристорного преобразователя (до 0,95…0,97), малым габаритным размерам, отсутствию дополнительных электрических машин (как в приводе по системе Г—Д), возможностью получать регулировочные характеристики необходимого качества.
Рис. 61. Управляемый тиристор:а — схема включения, б—вольт-амперная характеристика
Из открытого состояния в закрытое тиристор переключают путем снижения анодного напряжения до значений, соответствующих только нижнему участку характеристики, т. е. практически путем снятия напряжения U.
Рис. 62. Кривые изменения напряжения тиристора в режиме управляемого вентиля: а—методом медленного изменения Uy, б— методом кратковременной подачи импульса У,
Введем теперь систему управляемых тиристоров в статорную цепь асинхронного короткозамкнутого двигателя (рис. 63). В каждую фазу статора включены два встречно-параллельных тиристора так, что к двигателю М подводится переменное напряжение с частично срезанной синусоидой (рис. 64). Устройство управления открывает тиристоры в порядке следования фаз. Изменяя момент времени включения тиристоров (/1—для верхней полуволны; t\ — для нижней полуволны синусоиды), можно регулировать эффективное переменное напряжение, питающее двигатель, и, следовательно, движущий момент двигателя. Используя тиристорный электропривод с асинхронным короткозамкнутым двигателем в схемах автоматического регулирования скорости, получают необходимую диаграмму скорости лифта, обеспечивающую плавное движение и остановку кабины на нужном этаже с заданной точностью.
Читать далее: Мощность электродвигателей лифтов
Категория: - Монтаж и эксплуатация лифтов
stroy-technics.ru
Многие ошибочно полагают что асинхронно –вентильный каскад (АВК) и асинронно–тиристорный каскад (АТК) это одно и то же, но это не совсем так. В целом принцип их работы похож, но это немного разные системы. В этой статье мы рассмотрим принцип действия асинхронно–тиристорного каскада.
Итак, схемы этих устройств отличаются только тем, что в АВК в роторной цепи машины находится не управляемый выпрямитель, а АТК – управляемый. Схема его показана ниже:
Где: 1,2 – автоматические выключатели или высоковольтные ячейки (при напряжениях 6, 10 кВ) – через них производят подключение электромашины и согласующего трансформатора к сети предприятия;
3 – реверсор, его используют при необходимости реверса электромашины;
4 – асинхронный электродвигатель;
5 – полностью управляемый выпрямитель роторной цепи;
6 – сглаживающие реакторы, для сглаживания пульсаций тока цепи постоянного тока;
7 – сетевой преобразователь или иными словами инвертор;
8 – согласующий трансформатор, необходим для согласования напряжения сети и напряжения ротора электродвигателя;
Как известно электропривод по системе АВК не может осуществить тормозной режим электромашины, в отличии от электропривода по системе асинхронно – тиристорный каскад. Разберемся почему так происходит.
При пуске электропривода роторный преобразователь (5) переводят в выпрямительный режим (α < 900), а сетевой (7) переходит в инверторный режим (α > 900). В результате начинает протекать ток, величина которого регулируется углами α как роторного так и сетевого преобразователей. Таким образом происходит разгон электропривода с отдачей части электроэнергии в сеть (экономия по сравнению с резистивной до 40%). При торможении все происходит наоборот – сетевой преобразователь переводится в выпрямительный (α < 900), а роторный в инверторный (α > 900). При таком регулировании напряжение и ток ротора электродвигателя будут находится в противофазе, в результате чего возникнет тормозной момент, при этом через статорную обмотку электроэнергия будет отдаваться в сеть.
Электропривод по такой схеме более сложный чем АВК, так как здесь появляется необходимость фазировки роторного преобразователя с напряжением ротора. Но при разгоне машины до под синхронной скорости напряжения ротора стремится к нулю, что вызывает определенные трудности в работе системы. Поэтому при разгоне до под синхронной скорости асинхронно – тиристорный каскад меняет принцип работы – он переходит в режим асинхронно – вентильного каскада, то есть на тиристоры непрерывно подаются импульсы открытия. Если необходимо перейти в режим торможения – импульсы снимаются, тиристоры запираются и машина некоторое время тормозит на самовыбеге до того момента пока не появится напряжение, величина которого позволит произвести фазирование выпрямителя. После этого начинается процесс торможения описанный выше.
Электропривод по системе асинхронно –тиристорный каскад дороже чем асинхронно – вентильный и система управления им немного сложнее, но при использовании в электроприводах с частыми пусками и остановками использования таких устройств вполне оправданно. При использовании электропривода по системе асинхронно – тиристорного каскада в шахтных подъемных машинах в сравнении с резистивной схемой он дает экономию электроэнергии до 30% и повышает производительность машины до 40%. Повышение производительности происходит за счет возможности реализации автоматической системы регулирования в отличии от резистивной схемы.
Некоторые типичные схемы включения приведены ниже:
Где 10 – редуктор
Такая схема включения выравнивает токи электродвигателей, но повышает суммарное напряжение цепи в два раза (для данного случая).
Данная схема подключения уменьшает результирующее напряжение цепи постоянного тока в отличии от предыдущей, а также за счет соединения трансформаторов в «треугольник» и «звезду» уменьшает влияния высших гармоник, но приводит к удорожанию системы.
Такая схема используется крайне редко, так как она достаточно дорога и малоэффективна при борьбе с высшими гармониками с сети по сравнению с фильтро–компенсирующим устройством ФКУ.
elenergi.ru
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов, например насосов, транспортеров, вентиляторов и др. Техническим результатом является повышение КПД электропривода, улучшение его регулировочных характеристик. Асинхронный электропривод с фазным ротором содержит тиристорный коммутатор в цепи статора асинхронного двигателя с фазным ротором. Между катодными и анодными группами тиристорного коммутатора включены последовательно обмотка ротора двигателя и датчик тока ротора. На первый управляющий вход тиристорного коммутатора подключен вывод регулятора тока, а на второй управляющий вход - вывод датчика положения ротора, механически связанного с валом асинхронного двигателя с фазным ротором. Первый управляющий вход регулятора тока соединен с источником задающего напряжения, пропорционального желаемому току статора, а второй управляющий вход регулятора тока соединен с выводом датчика тока. По сигналу с датчика положения ротора управляющие импульсы подаются на два тиристора тех двух фаз статора асинхронного двигателя, фазную зону которых пересекает магнитная ось обмотки ротора. 2 н.п. ф-лы. 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов, например насосов, транспортеров, вентиляторов и др.
Известны асинхронные электроприводы, в которых регулирование скорости вращения вала асинхронного двигателя осуществляется изменением напряжения на статоре с помощью, например, тиристорного преобразователя напряжения при неизменной частоте, равной частоте питающей сети (см., например, Мэрфи Д. Тиристорное управление двигателями переменного тока: Пер. с англ. - М.: Энергия, 1979. - С.207-216). Однако данный способ регулирования скорости характеризуется большими потерями в цепи ротора, тем большими, чем больше скольжение, а это резко ограничивает сферу применения этого способа.
Известны также схема и способ импульсного регулирования скорости асинхронного электропривода (см. Патент РФ №2095933 МКИ 6 Н 02 Р 7/42. Способ регулирования скорости асинхронного двигателя. / А.С.Сарваров, И.А.Селиванов, Е.А.Завьялов. Заявл. 28.02.96, №96104007. Опубл. 10.11.97. Бюл. №31), которые и приняты нами за прототип.
В этом способе регулирование скорости асинхронного двигателя, подключенного к питающей сети через тиристорный коммутатор, производится изменением частоты однофазного питающего напряжения, подаваемого на статорную обмотку двигателя, путем подачи управляющего напряжения на тиристоры коммутатора. При этом управляющее напряжение одновременно подают на два тиристора одной группы вентилей коммутатора и один тиристор другой группы вентилей, подключенных к трем фазам статорной обмотки двигателя, затем через интервал времени, равный tИНТ=Т/2n, где Т - период напряжения питающей сети, n - целое число в интервале от 1 до 10, отключают управляющее напряжение на одном из двух тиристоров одной группы вентилей коммутатора и одновременно подают управляющее напряжение на тиристор другой группы вентилей коммутатора, подключенный к той же фазе статорной обмотки двигателя, после чего цикл переключении повторяют.
Однако энергетические и энергосиловые (КПД, удельный момент на единицу тока статора) показатели этого способа весьма невелики, что объясняется размагничивающим влиянием токов, наводимых (трансформируемых) в короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного двигателя.
В основу предлагаемого изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении энергетических и энергосиловых характеристик электропривода.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в асинхронном электроприводе, содержащем асинхронный двигатель с фазным ротором, статорная обмотка которого через тиристорный коммутатор подключена к питающей многофазной сети переменного тока, согласно изобретению между разнополярными точками анодной и катодной групп тиристорного коммутатора включены последовательно обмотка ротора асинхронного двигателя и датчик тока ротора, на первый управляющий вход тиристорного коммутатора подключен вывод регулятора тока, а на второй управляющий вход - вывод датчика положения ротора, механически связанного с валом асинхронного двигателя, первый управляющий вход регулятора тока соединен с источником задающего напряжения, пропорционального желаемому току статора, а второй соединен с выводом датчика тока.
Для управления асинхронным электроприводом предлагается способ, включающий создание электромагнитного момента двигателя, в котором согласно изобретению по сигналу с датчика положения ротора управляющие импульсы подают на два тиристора тех двух фаз статора асинхронного двигателя, фазную зону которых пересекает магнитная ось обмотки ротора.
Особенность предлагаемого решения состоит в том, что вектор магнитодвижущей силы (МДС) обмоток статора перемещается в расточке статора двигателя не непрерывно, а скачкообразно. Каждая пара тиристоров, прилегающих к обмоткам разных фаз статора и включенных последовательно, работает в режиме однополупериодного выпрямления, поэтому токи в обмотках статора и электромагнитный момент двигателя носят импульсный характер, а частота следования импульсов момента равна частоте питающей сети. Полярность импульсов тока определяется знаком желаемого электромагнитного момента двигателя. Величина импульсов тока регулируется величиной угла задержки отпирающих импульсов, подаваемых на управляющие входы тиристоров коммутатора.
Когда ротор асинхронного двигателя делает один оборот (электрический), по обмоткам каждой фазы статора проходит равное число импульсов тока разной полярности.
Таким образом, предлагаемые устройство и способ позволяют создать регулируемый электромагнитный момент асинхронного двигателя. Важно только, чтобы в процессе вращения ротора двигателя переключением токов в обмотках фаз статора гарантировалось взаимно ортогональное пространственное положение магнитных осей МДС, создаваемых обмотками статора и ротора.
Предлагаемое техническое решение имеет следующие особенности: простая схема тиристорного коммутатора (в случае трехфазного асинхронного двигателя требуется лишь шесть тиристорных ключей), исключаются потери скольжения в роторе (асинхронный двигатель с фазным ротором переводится в режим работы синхронной электрической машины с возбужденным ротором), для реверса электропривода не требуется двойного комплекта тиристорного коммутатора (в этом случае за счет изменения знака напряжения на выходе регулятора тока работает пара тиристоров, обеспечивающая другую полярность импульсов тока и знак электромагнитного момента двигателя).
Проведенное исследование патентной и научно-технической литературы аналогичных устройств и способов не выявило и поэтому предлагаемые устройство и способ характеризуются новизной.
Предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень", так как оно характеризуется новой совокупностью признаков, не известных из уровня техники.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:
- на фиг.1 - схематичный поперечный разрез асинхронного двигателя;
- на фиг.2 - пример функциональной схемы;
- на фиг.3 - диаграммы, поясняющие принцип работы датчика положения ротора. Здесь обозначены: Т10-Т15 - состояния тиристоров, соответствующих на фиг.2 номерам 10-15; α - угол (электрический) поворота вала двигателя.
На фиг.1 представлен в разрезе пример трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором, когда в пазах статора 1, расположенных в плоскостях А-а, В-b и С-с, сдвинутых пространственно на 120 электрических градусов, размещены обмотки 2, 3 и 4 статора. В пазах ротора 5 размещены обмотки 6, 7 и 8, расположенные в плоскостях Х-х, Y-y и Z-z, также сдвинутых пространственно друг относительно друга на 120 электрических градусов.
Начала обмоток 2, 3 и 4 (фиг.2) подсоединены к фазным зажимам А, В и С источника трехфазного напряжения питания, а концы этих обмоток - ко входам тиристорного коммутатора 9. Тиристоры 10, 11 и 12 в коммутаторе образуют катодную группу, а тиристоры 13, 14 и 15 - анодную группу вентилей. Между анодной и катодной группами вентилей включены последовательно обмотка ротора (на фиг.2 - это последовательно включенные обмоки 6 и 7 ротора) и датчик тока 16. На первый управляющий вход тиристорного коммутатора 9 подключен выход регулятора тока 17, а на последующие шесть его управляющих входов подключены выводы датчика положения ротора 18. Этот датчик механически связан с валом ротора асинхронного двигателя. На первый управляющий вход регулятора тока 17 подается напряжение UЗТ, пропорциональное желаемой величине тока ротора, а на второй - сигнал с датчика тока 16.
Диаграмма, поясняющая принцип работы датчика положения ротора 18, изображена на фиг.3. Здесь в зависимости от угла поворота вала ротора 5 двигателя датчик положения ротора 18 разрешает подачу управляющих импульсов на тиристоры анодной и катодной групп коммутатора в следующей последовательности: при изменении угла α поворота ротора 5 от нуля до 120 градусов (электрических) разрешается отпирать тиристор 10, от 120 до 240 градусов - тиристор 11, от 240 до 360 - тиристор 12, принадлежащие катодной группе коммутатора 9. Одновременно датчик положения ротора 18 разрешает подачу отпирающих импульсов на тиристоры анодной группы: при изменении угла α от 60 до 180 градусов разрешается отпирать тиристор 15, от 180 до 300 градусов - тиристор 13 и, наконец, от 300 до 60 градусов следующего электрического оборота ротора 5 - тиристор 14.
Благодаря выбранной последовательности отпирания тиристоров достигается дискретное (шаговое) круговое перемещение вектора магнитодвижущей силы статора в воздушном зазоре двигателя.
Величина тока в обмотках статора задается напряжением UЗТ на входе регулятора тока 17.
За исходное состояние электропривода принимается мгновенное состояние всех его элементов, когда вращающийся по часовой стрелке ротор 5 занимает пространственное положение, как на фиг.1. На фиг.3 это положение обозначено α0. В целях наглядности изложения начало отсчета угла поворота ротора α на графиках (фиг.3) и исходное положение ротора α0 выбраны несовпадающими.
В положении ротора α0, принятом за исходное, управляющие импульсы подаются только на тиристоры 10 и 14. Поэтому ток протекает от фазы А питающей сети к фазе В только в положительные полупериоды приложенного напряжения и по следующей цепи (см. фиг.2): фаза А - обмотка 2 - тиристор 10 - датчик тока 16 - обмотки ротора 6-7 - тиристор 14 - обмотка 3 - фаза В. Направления токов во всех обмотках статора 1 и ротора 5, соответствующие описанному исходному мгновенному положению ротора 5, указаны на фиг.1. Там же указаны и мгновенные положения пространственных векторов магнитодвижущих сил обмоток статора FC и ротора FP.
Электропривод работает следующим образом. Так как направления векторов FC и FP не совпадают (а при α0 они взаимно ортогональны), то двигатель будет развивать момент, а его ротор 5 придет во вращение по часовой стрелке.
Когда ротор 5 двигателя повернется из положения α0 до угла поворота ротора α=60 градусов, то в соответствии с диаграммой (фиг.3) датчик положения ротора 18 прекратит подачу отпирающих импульсов на тиристор 14, но одновременно разрешит их подавать на тиристор 15. В результате импульсы тока от питающей сети пойдут по цепи: фаза А - обмотка 2 - тиристор 10 - датчик тока 16 - обмотки ротора 6-7 - тиристор 15 - обмотка 4 - фаза С, а вектор МДС статора повернется по часовой стрелке на 60 градусов от начала отсчета на фиг.3 (и на 30 градусов от α0). Через 120 градусов от начала отсчета (фиг.3) датчик положения ротора 18 запрещает подавать управляющие импульсы на управляющий вход тиристора 10, но разрешает подавать их на управляющий вход тиристора 11. Через 180 градусов импульсы снимаются с тиристора 15 и подаются на тиристор 13 и т.д. Осуществляя таким образом через каждые 60 градусов переключения токов в фазных обмотках статора, обеспечивают пространственное круговое движение МДС статора вдоль окружности воздушного зазора двигателя так, что эта МДС перемещается синхронно с вращающимся ротором двигателя. Благодаря такому совместному вращательному движению ротора двигателя и МДС обмотки статора достигается непрерывность вращающего момента двигателя.
Величина момента двигателя определяется величиной тока, протекающего по обмоткам ротора и статора двигателя. Величина же этого тока задается напряжением UЗТ на входе регулятора тока 17.
Промышленная применимость предлагаемого решения.
Асинхронный электропривод и способ управления им могут быть рекомендованы для общепромышленных механизмов (насосов, вентиляторов, транспортеров и т.д.).
Источники информации
1. Мэрфи Д. Тиристорное управление двигателями переменного тока: Пер. с англ. - М.: Энергия, 1979. - С.207-216.
2. Патент РФ №2095933. МКИ 6 Н 02 Р 7/42. Способ регулирования скорости асинхронного двигателя. / А.С.Сарваров, И.А.Селиванов, Е.А.Завьялов. Заявл. 28.02.96, опубл. 10.11.97. Бюл. №31.
1. Асинхронный электропривод с фазным ротором, содержащий асинхронный электродвигатель с фазным ротором, тиристорный коммутатор в цепи статора, отличающийся тем, что между катодными и анодными группами коммутатора включены последовательно обмотка ротора двигателя и датчик тока ротора, на первый управляющий вход тиристорного коммутатора подключен вывод регулятора тока, а на второй управляющий вход - вывод датчика положения ротора, механически связанного с валом асинхронного двигателя, первый управляющий вход регулятора тока соединен с источником задающего напряжения, пропорционального желаемому току статора, а второй - соединен с выводом датчика тока.
2. Способ управления асинхронным электроприводом с фазным ротором, включающий создание электромагнитного момента, отличающийся тем, что по сигналу с датчика положения ротора двигателя управляющие импульсы подают на два тиристора тех двух фаз статора асинхронного двигателя, фазную зону которых пересекает магнитная ось обмотки статора.
www.findpatent.ru
Тиристорные инверторы с ШИМ для управления асинхронными двигателями КНИГИ,АППАРАТУРА,НАУКА и УЧЕБА Название: Тиристорные инверторы с ШИМ для управления асинхронными двигателями. (Библиотека автоматике, выпуск 316. Электроприводы с полупроводниковым управлением) Автор: Сандлер А. С, Гусяцкий Ю. М. Издательство: Энергия Год издания: 1968 Страниц: 96 Формат: DJVU+OCR Размер: 2,6 МБ Качество: Отличное, 600 дпи, текстовой слой, цв. обл.В книге рассматривается принцип построения автономных инверторов с широтно-импульсной модуляцией по синусоидальному закону, предназначенных для управления асинхронными двигателями, даются анализ рабочих и коммутационных электромагнитных процессов, а также методика расчета силовых элементов инвертора. Кроме того, приводятся гармонический анализ кривых напряжения асинхронного двигателя, расчет потерь в двигателе и выбор оптимального значения несущей частоты. Подробно описана система управления инвертором с широтно-импульсной модуляцией и приведен расчет ее элементов. Книга предназначена для инженеров, работающих в области автоматизированного электропривода, и может быть использована в. качестве учебного пособия студентами старших курсов соответствующей специальности. ОГЛАВЛЕНИЕПредисловиеГлава первая. Общие положенияГлава вторая. Принцип работы и схемы инверторов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ)Глава третья. Рабочие электромагнитные процессы винверторахс ШИМГлава четвертая. Электромагнитные коммутационные процессы в инверторах с ШИМГлава пятая. Расчет токов и выбор элементов инвертораГлава шестая. Гармонический анализ кривых напряжения и тока двигателя, питающегося от инвертора с ШИМ. Расчет потерь в двигателе от высших гармоник и выбор оптимального значения несущей частотыГлава седьмая. Система управления инвертором с ШИМЗаключениеЛитература 68 1 2 3 4 5
booksee.org
В самых первых грубых схемах управления двигателями переменного тока использовался тиристорный преобразователь переменного тока в постоянный, большой дроссель и набор из шести тиристоров в качестве инвертора (преобразователя постоянного тока в переменный). Эта схема, извес-
Рис. 10.21. Схема управления двигателем постоянного тока с реверсированием и рекуперированием
тная под названием токовый инвертор (CSI — current source inverter), была очень терпима к авариям в нагрузке и могла работать в широком диапазоне частот на выходе. Она изображена на Рис. 10.22. Узел преобразователя работает в режиме регулировки выходного напряжения с ограничением тока нагрузки. Напряжение определяется требованиями нагрузки и обычно пропорционально выходной частоте. Принципиальными недостатками этой схемы являются цена, размеры и вес дросселя, а также плохой коэффициент мощности при малых выходных напряжениях. Кроме того, эта схема создает большие гармонические составляющие в токе потребления. Несмотря на эти недостатки, она была весьма популярна в свое время.
Рис. 10.22. Схема управления двшателем переменного тока с токовым инвертором
Другая схема управления двигателями переменного тока приведена на Рис. 10.23. Она носит название инвертор с естественной коммутацией (LCI — load-commutated inverter) и применима для управления синхронньши двигателями. В ней управление тиристорами обеспечивается напряжением, развиваемым в двигателе под воздействием магнитного поля возбуждения. При запуске двигателя возбуждается одна фаза, в то время как с инвертора поступает серия импульсов с очень низкой частотой, так что вал двигателя более или менее подталкивается к вращению. Ток инвертора при этом прерывистый. Когда напряжение в конструкции достигнет значений, достаточных для получения сигналов управления тиристорами, инвертор переходит в режим работы с переменным током и разгоняет двигатель до его рабочей скорости вращения. Недостатками этой схемы, как и предыдущей, являются плохой коэффициент мощности и высокий уровень гармонических составляющих в токе потребления. Толчки вала при запуске тоже могут доставить неприятности. Но, несмотря на недостатки, обе эти схемы широко используются уже много лет.
Рис. 10.23. Схема управления двигателем переменного тока с естественной коммутацией
Источник: Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI, 2008. — 252 c.: ил. (Серия «Силовая электроника»).
nauchebe.net
