УСТРОЙСТВО СОГЛАСОВАННОГО ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМИ РОТОРАМИ
DEVICE FOR MATCHED ROTATION OF ASYNCHRONOUS MOTORS WITH SQUIRREL-CAGE ROTORS

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для обеспечения согласованного по скорости вращения двух асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами в широком диапазоне регулирования и может быть использовано в электротехнической промышленности.
Известно устройство, содержащее два асинхронных двигателя с соединением обмоток роторов между собой, вал каждого из которых соединен со вспомогательным синхронным двигателем, регулируемый выпрямитель, подключенный к обмоткам роторов синхронных двигателей, обмотки статоров которых соединены между собой; выпрямитель, подключенный к обмоткам роторов асинхронных двигателей, инвертор, подключенный к выходу выпрямителя через дроссель, блоки управления инвертором и регулируемым выпрямителем (см. а.с. СССР №758458, опубл. 23.08.1980).
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, относится значительная габаритная мощность электрических машин и низкий КПД системы.
Известно устройство, содержащее два асинхронных двигателя с фазными роторами, обмотки статоров которых подключены к источнику переменного тока через регулятор напряжения, а обмотки роторов соединены между собой (см. патент ПНР №89511, кл. H02P 7/74, 1977), принятое за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, относится значительная величина ошибки при высоких скоростях вращения двигателей.
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, согласованного по скорости вращения двух асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами в широком диапазоне регулирования.
Технический результат, который может быть получен при реализации технического решения, заключается в согласованном вращении и регулировании скорости асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами в широком диапазоне.
Технический результат достигается тем, что устройство содержит два асинхронных двигателя с короткозамкнутыми роторами, два регулятора напряжения, датчики тока, корректирующее звено и фазо-чувствительный выпрямитель.
Особенностью является то, что асинхронные двигатели выполнены с короткозамкнутыми роторами, при этом каждый из двигателей содержит по две независимые группы обмоток на статоре, начала первых групп обмоток статоров асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами соединены с питающей сетью, а концы этих обмоток соединены с трехфазными выпрямителями, к полярным выходам которых подключены транзисторы, базы транзисторов подключены к выходам широтно-импульсных модуляторов, вторые группы обмоток статоров асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами соединены в «звезду», выходы соединений «звезда» и их нулевые точки соединены четырехпроводной линией связи, в одном проводе линии связи включена первичная обмотка трансформатора тока, вторичная обмотка которого соединена с шунтовым резистором и сигнальным входом фазо-частотного выпрямителя, синхронизирующий вход фазо-частотного выпрямителя подключен к фазному напряжению питающей сети, выход фазо-частотного выпрямителя подключен через корректирующее звено к первым входам сумматоров, на вторые входы сумматоров подается напряжение задания, выходы сумматоров соединены с входами широтно-импульсных модуляторов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема устройства согласованного вращения двух асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами.
Устройство содержит два асинхронных двигателя 1 и 2 с короткозамкнутыми роторами, каждый из которых содержит по две независимые группы обмоток на статоре. Начала первой группы обмоток 3 статора асинхронного двигателя 1 с короткозамкнутым ротором соединены с питающей сетью, а концы этих обмоток соединены с трехфазным выпрямителем 4, к полярным выходам которого подключен транзистор 5. База транзистора 5 подключена к выходу широтно-импульсного модулятора 6. Начала первой группы обмоток 7 статора асинхронного двигателя 2 с короткозамкнутым ротором так же соединены с питающей сетью, а концы этих обмоток 7 соединены с трехфазным выпрямителем 8, к полярным выходам которого подключен транзистор 9. База транзистора 9 подключена к выходу широтно-импульсного модулятора 10. Вторая группа обмоток 11 статора асинхронного двигателя 1 с короткозамкнутым ротором соединена в «звезду», выходы соединения «звезда» и его нулевая точка соединены с четырехпроводной линией связи 12. Вторая группа обмоток 13 статора асинхронного двигателя 2 с короткозамкнутым ротором так же соединена в «звезду», выходы соединения «звезда» и его нулевая точка соединены с четырехпроводной линией связи 12. В одной фазе линии связи 12 включена первичная обмотка трансформатора тока 14, вторичная обмотка которого соединена с шунтовым резистором 15 и сигнальным входом фазо-частотного выпрямителя 16. Синхронизирующий вход фазо-частотного выпрямителя 16 подключен к фазному напряжению питающей сети. Выход фазо-частотного выпрямителя 16 подключен через корректирующее звено 17 к первым входам сумматоров 18 и 19. На вторые входы сумматоров 18 и 19 подается напряжение задания. Выход сумматора 18 соединен с входом широтно-импульсного модулятора 6, а выход сумматора 19 соединен с входом широтно-импульсного модулятором 10.
зад
зад
Устройство работает следующим образом: напряжение задания U через сумматоры 18 и 19 поступает на входы широтно-импульсных модуляторов 6 и 10, которые, в свою очередь, формируют управляющие импульсы для переключения транзисторов 5 и 6. Скважность импульсов пропорциональна величине U. Изменение скважности регулирует действующее значение напряжения, поступающего на группы обмоток 3 и 7 асинхронных двигателей 1 и 2. При этом изменяется скорость вращения асинхронных двигателей 1 и 2 (см. Москаленко В.В. Электрический привод. - М.: «Академия», 2007. С. 111-114). В случае равенства скоростей вращения асинхронных двигателей 1 и 2 ЭДС, наводимые на группах обмоток 11 и 13, равны. При этом ток по линии связи 12 не протекает. Нарушение согласованного вращения асинхронных двигателей 1 и 2 приводит к нарушению равенства ЭДС групп обмоток 11 и 13. При этом по линии связи 12 будут протекать уравнительные токи. Для двигателя с большей скоростью вращения эти токи будут создавать тормозящий момент, а для двигателя с меньшей скоростью вращения - двигательный момент. Из-за ограниченных значений коэффициентов передачи элементов системы будет присутствовать статическая ошибка и протекать остаточный уравнительный ток по линии связи 12. На вторичной обмотке трансформатора тока 14 наводится ток, пропорциональный току первичной цепи. Этот ток, протекая через шунтовой резистор, создает напряжение, пропорциональное остаточному уравнительному току. Это напряжение подается на вход фазо-частотного выпрямителя 16. В зависимости от амплитуды и фазы тока, протекающего по линии связи на выходе фазо-частотного выпрямителя 16 будет формироваться сигнал рассогласования. Для устранения статической ошибки сигнал с фазо-частотного выпрямителя 16 поступает на корректирующее звено 17, на котором происходит усиление сигнала рассогласования. С выхода корректирующего звена 17 сигнал поступает на первые входы сумматоров 18 и 19. Для двигателя с большей скоростью вращения он будет сигналом отрицательной обратной связи и уменьшит скважность коммутации соответствующего транзистора, а для двигателя с меньшей скоростью вращения - сигналом положительной обратной связи и приведет к увеличению скважности коммутации соответствующего транзистора. В этом случае величина статической ошибки рассогласования скоростей вращения снизится пропорционально коэффициенту усиления корректирующего звена.