ПРИВОДНОЙ ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЦЕПЬЮ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ ПИТАНИЯ ОБМОТКИ ЯКОРЯ
AC DRIVING MOTOR WITH SELF-EXCITATION CIRCUIT OF ANCHOR WINDING SUPPLY

Изобретение относится к области электротехники, а именно приводам переменного тока.
Наиболее близким аналогом предлагаемого электропривода является асинхронный двухдвигательный электропривод со сложением механических характеристик (см. «Общий курс электропривода» М.Г.Чиликин, А.С.Сандлер, Москва, Энергоиздат, 1981 г., стр.216). Указанный электропривод состоит из двух механически связанных асинхронных электродвигателей, один из которых работает в двигательном режиме, а второй - в генераторном, в режиме торможения противовключением. Механические характеристики этих машин складываются, и результирующий момент на валу всегда меньше максимального момента, развиваемого асинхронным двигателем, работающим в двигательном режиме. У данного привода низкий кпд.
Задачей изобретения является увеличение кпд двухдвигательного привода.
Это достигается подключением к ротору второго двигателя цепи самовозбуждения, в результате чего на общем валу появляется дополнительный момент, дающий увеличение результирующего момента, а следовательно, и кпд привода.
1
ном
В предлагаемой схеме привод состоит из первичного приводного двигателя ПД1; приводного эл. двигателя с цепью самовозбуждения питания обмотки якоря ПД2; и нагрузки Н, в качестве которой может быть механизм пли генератор. Первичный приводной двигатель является асинхронным электродвигателем. Приводной двигатель с цепью самовозбуждения питания обмотки якоря состоит из следующих элементов: двигателя переменного тока 1 (для простоты рассмотрения выбран однофазный эл. двигатель); трансформатора 2; стабилитронов 3, 4, служащих для стабилизиции напряжения на первичной обмотке трансформатора на уровне U=U/n; конденсаторов 5, 6, 7, служащих для компенсации индуктивностей обмотки приводного двигателя ПД2, первичной и вторичной обмоток трансформатора.
На фиг.1 представлена принципиальная схема привода с эл. двигателем переменного тока с цепью самовозбуждения питания обмотки якоря.
На фиг.2 представлена векторная диаграмма работы цепи самовозбуждения питания обмотки якоря.
Работа привода осуществляется следующим образом.
ном
д
ном
Первичный приводной двигатель ПД1 разгоняет приводной двигатель ПД2 до какой-то угловой скорости ω, меньшей в n раз от рабочей угловой скорости ω, на которую рассчитан приводной эл. двигатель ПД2. В обмотке приводного эл. двигателя ПД2 возникнет ЭДС, равная Е, которая также будет меньше от рассчетной величины при работе двигателя в рабочем режиме, когда ω равно ω.
д
д
1
1
1
1
Одновременно в обмотке эл. двигателя возникнет ток, J и на клеммах появится напряжение U=U. Также появится напряжения U, ток J, и ЭДС E на первичной обмотке трансформатора 2.
Это можно записать в виде уравнения электрического состояния:
1
д
д
Lд
С1
д
U=Е-(R+jХ-jX)×J - на эл. двигателе;
1
1
1
L1
С2
1
U=-Е+(R+jХ-jX)×J - на первичной обмотке трансформатора.
ном
1
Трансформатор выполнен с коэффициентом трансформации n=U/U,
где
ном
U - номинальное напряжение приводного эл. двигателя ПД2,
1
U - напряжение на первичной обмотке трансформатора.
2
2
2
2
ном
Так как трансформатор находится в режиме нагрузки, т.е. его вторичная обмотка подключена к нагрузке, то во вторичной обмотке возникнет ЭДС равная Е, напряжение U и ток J. Напряжения U на вторичной обмотке трансформатора должно быть приблизительно равным номинальному напряжению U работы приводного двигателя ПД2.
Это можно записать в виде уравнения электрического состояния:
2
2
2
L2
С3
2
U=Е-(R+jХ-jX)×J - на вторичной обмотке трансформатора;
2
1
2
ном
Е=nE; U=-U,
где
ном
U - номинальное напряжение эл. двигателя ПД2.
Д
Д
Д
ном
Д
Д
Д
Д
Д
В результате в обмотке приводного эл. двигателя ПД2 в том случае, если бы вторичная обмотка трансформатора была подключена например на активное сопротивление R, возникло бы ЭДС Е, ток J и напряжение U на клеммах эл. двигателя. Однако при данном виде подключения напряжение на клеммах эл. двигателя станет U>U, возникнет ЭДС равная ΔЕ>Е, и изменится направления тока J на ΔJ.
Это можно записать в виде уравнения электрического состояния:
ном
Д
Д
LД
C1
Д
U=ΔЕ+(R+jХ-jX)×ΔJ.
1
2
3
1
ном
Д
Д
Подбирая емкости конденсаторов C, С, С можно добиться компенсации влияния индуктивностей приводного двигателя ПД2, первичной и вторичной обмоток трансформатора на работу цепи (см. векторную диаграмму). В этом случае влияние индуктивных и емкостных сопротивлений в уравнениях состояния взаимнокомпенсируется и остаются только активные сопротивления. Векторные направления напряжений U и U, а также ЭДС Е и ΔЕ совпадают.
Электромагнитная мощность приводного двигателя ПД2 при этом станет равна:
эм
Д
Д
Р=ΔE×ΔJ×cosφ,
cosφ=1,
где φ - угол между ЭДС и током в обмотке приводного двигателя ПД2. Т.е., он будет работать в двигательном режиме.