ЭЛЕКТРОПРИВОД С ТРЕХФАЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
ELECTRIC DRIVE WITH THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR

Изобретение относится к электротехнике, получающей применение в асинхронном электроприводе.
Известно, что прямой пуск асинхронного двигателя (АД) сопровождается броском тока в статорных обмотках, который многократно превышает номинальное значение. Это создает значительные трудности в эксплуатации АД. Наиболее простой в реализации способ ограничения тока предполагает ограничение скорости нарастания напряжения статорных обмоток во время разгона двигателя (см. Петров Л.П. Управление пуском и торможением асинхронных двигателей. М.: Энергоатомиздат, 1981). Несмотря на уменьшение электромагнитного момента и быстродействия привода данный способ удовлетворяет требованиям механизмов, имеющих вентиляторную механическую характеристику с малой величиной пускового момента. Реализация плавного пуска осуществляется чаще всего с помощью тиристорного регулятора напряжения, выполняемого на трех (по числу фаз питающего напряжения) парах встречно-параллельно включенных тиристоров. Недостатком данного решения является то, что при фазовом управлении высок уровень высших гармоник, и тиристор выключается естественным образом.
Известно техническое решение (см. А.с. 817677 (СССР). Импульсный стабилизатор напряжения. / Авт. изобр.: М.Е.Куцко, В.Н.Груздев, О.А.Томигас. - Опубл. в БИ, 1981, №12), в котором предлагается секционировать первичную обмотку и управлять каждой по отдельности. Недостатком данного решения является сложность изготовления такой обмотки и увеличение количества транзисторов.
Известно техническое решение (см. патент 2294592 (RU). Устройство для плавного пуска асинхронного двигателя. / Авт. изобр.: Д.С.Сидоров, С.Н.Сидоров. - Опубликовано 27.02.2007), в котором предлагается ввести в схему трехфазный вольтодобавочный трансформатор, который управляется специальной электронной схемой. Недостатком данного технического решения является введение в схему трансформатора, диодного моста и дополнительного транзистора, что существенно усложняет схему.
Наиболее близким техническим решением является схема, в которой последовательно с обмотками двигателя включен трехфазный диодный мост, полярные выходы которого замыкаются с помощью транзистора, работающего в широтно-импульсном режиме (ШИМ). Этот транзистор замыкает цепь постоянного тока на выходе трехфазного моста (см. Шуваев Ю.Н., Виленкин А.Г. Импульсный стабилизатор напряжения. - Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. / Под ред. И.Ф.Николаевского. - М.: Связь, 1974, вып.13, с.26-36). Недостатком схемы является высокое напряжение на ключе и коммутационное перенапряжение, возникающее в процессе работы.
Общим признаком прототипа и предлагаемого решения является наличие в силовых цепях схемы трехфазного моста, к которому подключены выводы обмоток двигателя, выполняющие соединение «звезда».
Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение напряжения на транзисторах и коммутационных перенапряжений, возникающих в процессе работы, кроме этого обеспечивается возможность реализации режима динамического торможения. Для этого регулятор предлагается выполнить в виде трехфазного выпрямительного моста, к которому подключены концы обмоток статора АД, выполняющие соединение «звезда». Полярные выходы трехфазного выпрямительного моста через транзисторы подключены к нулевому проводу питающего напряжения. Точки подключения обмоток статора к трехфазному выпрямительному мосту подключены также к нулевому проводу через RC-цепи.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема асинхронного электропривода, оснащенного предлагаемым устройством, на фиг.2 показаны диаграммы сигналов на транзисторах.
Входное переменное напряжение поступает через обмотки статора двигателя (1) АД на трехфазный выпрямительный мост (2), полярные выходы которого через транзисторы Т1 и Т2, работающие в ШИМ-режиме, подключены к нулевому проводу питающего напряжения. Точки подключения обмоток статора к трехфазному выпрямительному мосту подключены также к нулевому проводу через RС-цепи (3). Предлагаемое устройство уменьшает бросок тока за счет плавного наращивания напряжения статорных обмоток по любому возможному закону его изменения во времени.
Устройство работает следующим образом. При подключении обмотки статора двигателя (1) к питающему напряжению на выходных точках трехфазного выпрямительного моста (2) появляется постоянное напряжение, прикладываемое к двум транзисторам (Т1 и Т2), которые управляются ШИМ сигналами U1 и U2.
При синхронных и равных по длительности сигналах ШИМ осуществляется плавный пуск (фиг.2,а).
При синхронных и не равных по длительности сигналах осуществляется динамическое торможение (фиг.2,б).
RC-цепи (3) служат для снижения коммутационных перенапряжений.
Достигаемый технико-экономический эффект обусловлен снижением напряжения на транзисторах и коммутационных перенапряжений, возникающих в процессе работы, а также обеспечивает возможность реализации режима динамического торможения.