RU2476981C1 - Ac driving motor with self-excitation circuit of anchor winding supply - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: in an AC driving motor a self-excitation circuit is connected to a rotor of the second motor, as a result of which an additional torque appears on the common shaft of the drive. The drive comprises a primary driving motor (DM 1) of the driving electric motor (DM 2) with the self-excitation circuit of anchor winding supply; and a load (L), such as a mechanism or a generator. The driving motor with the self-excitation circuit of anchor winding comprises the following elements: an AC motor (1), a transformer (2); stabilitrons (3, 4), serving to stabilise voltage on the primary winding of the transformer, capacitors (5, 6, 7), serving to compensate inductances of the winding of the driving motor DM 2, primary and secondary windings of the transformer.

EFFECT: higher efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно приводам переменного тока.The invention relates to the field of electrical engineering, namely AC drives.

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.The closest analogue of the proposed electric drive is an asynchronous twin-motor drive with the addition of mechanical characteristics (see "General course of the electric drive" MG Chilikin, AS Sandler, Moscow, Energoizdat, 1981, p. 216). The specified electric drive consists of two mechanically connected asynchronous electric motors, one of which works in the motor mode, and the second in the generator, in the anti-inclusion braking mode. The mechanical characteristics of these machines add up, and the resulting moment on the shaft is always less than the maximum moment developed by the asynchronous motor operating in the motor mode. This drive has low efficiency.

Задачей изобретения является увеличение кпд двухдвигательного привода.The objective of the invention is to increase the efficiency of a twin-engine drive.

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.This is achieved by connecting a self-excitation circuit to the rotor of the second motor, as a result of which an additional moment appears on the common shaft, giving an increase in the resulting moment, and therefore, the drive efficiency.

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 U₁=U_ном/n; конденсаторов 5, 6, 7, служащих для компенсации индуктивностей обмотки приводного двигателя ПД2, первичной и вторичной обмоток трансформатора.In the proposed scheme, the drive consists of a primary drive motor PD1; drive electric motor with self-excitation circuit power supply winding armature PD2; and load H, which can be a mechanism or generator. The primary drive motor is an asynchronous electric motor. A drive motor with a self-excitation power supply circuit for the armature winding consists of the following elements: AC motor 1 (for ease of consideration, a single-phase electric motor is selected); transformer 2; Zener diodes 3, 4, serving to stabilize the voltage on the primary winding of the transformer at the level of U ₁ = U _nom / n; capacitors 5, 6, 7, used to compensate the inductances of the windings of the drive motor PD2, the primary and secondary windings of the transformer.

На фиг.1 представлена принципиальная схема привода с эл. двигателем переменного тока с цепью самовозбуждения питания обмотки якоря.Figure 1 presents a schematic diagram of a drive with electric. AC motor with self-excitation circuit power armature winding.

На фиг.2 представлена векторная диаграмма работы цепи самовозбуждения питания обмотки якоря.Figure 2 presents a vector diagram of the operation of the self-excitation circuit of the power supply of the armature winding.

Работа привода осуществляется следующим образом.The operation of the drive is as follows.

Первичный приводной двигатель ПД1 разгоняет приводной двигатель ПД2 до какой-то угловой скорости ω, меньшей в n раз от рабочей угловой скорости ω_ном, на которую рассчитан приводной эл. двигатель ПД2. В обмотке приводного эл. двигателя ПД2 возникнет ЭДС, равная Е_д, которая также будет меньше от рассчетной величины при работе двигателя в рабочем режиме, когда ω равно ω_ном.Primary drive motor PD1 accelerates the drive motor PD2 to some angular velocity ω, which is n times less than the working angular speed ω _nom for which the drive el. PD2 engine. In a winding drive el. engine PD2 will have an EMF equal to E _d , which will also be less than the calculated value when the engine is in operation, when ω is equal to ω _nom .

Одновременно в обмотке эл. двигателя возникнет ток, J_д и на клеммах появится напряжение U_д=U₁. Также появится напряжения U₁, ток J₁, и ЭДС E₁ на первичной обмотке трансформатора 2.At the same time in the winding e. a motor current appears, J _d and the voltage U _d = U ₁ appears on the terminals. Also appear voltage U ₁ , current J ₁ , and EMF E ₁ on the primary winding of transformer 2.

Это можно записать в виде уравнения электрического состояния:This can be written in the form of an equation of electrical state:

U₁=Е_д-(R_д+jХ_Lд-jX_С1)×J_д - на эл. двигателе;U ₁ = E _d - (R _d + jX _Ld -jX _C1 ) × J _d - on email. engine

U₁=-Е₁+(R₁+jХ_L1-jX_С2)×J₁ - на первичной обмотке трансформатора.U ₁ = -E ₁ + (R ₁ + jX _L1 -jX _C2 ) × J ₁ - on the primary winding of the transformer.

Трансформатор выполнен с коэффициентом трансформации n=U_ном/U₁,The transformer is made with a transformation ratio n = U _nom / U ₁ ,

гдеWhere

U_ном - номинальное напряжение приводного эл. двигателя ПД2,U _nom - rated voltage of drive electric. engine PD2,

U₁ - напряжение на первичной обмотке трансформатора.U ₁ - voltage on the primary winding of the transformer.

Так как трансформатор находится в режиме нагрузки, т.е. его вторичная обмотка подключена к нагрузке, то во вторичной обмотке возникнет ЭДС равная Е₂, напряжение U₂ и ток J₂. Напряжения U₂ на вторичной обмотке трансформатора должно быть приблизительно равным номинальному напряжению U_ном работы приводного двигателя ПД2.Since the transformer is in load mode, i.e. Since its secondary winding is connected to the load, an emf equal to E ₂ , voltage U ₂ and current J ₂ will occur in the secondary winding. The voltage U ₂ on the secondary winding of the transformer should be approximately equal to the rated voltage U _{nom of the} operation of the PD2 drive motor.

Это можно записать в виде уравнения электрического состояния:This can be written in the form of an equation of electrical state:

U₂=Е₂-(R₂+jХ_L2-jX_С3)×J₂ - на вторичной обмотке трансформатора;U ₂ = E ₂ - (R ₂ + jX _L2 -jX _C3 ) × J ₂ - on the secondary winding of the transformer;

Е₂=nE₁; U₂=-U_ном,E ₂ = nE ₁ ; U ₂ = -U _nom ,

гдеWhere

U_ном - номинальное напряжение эл. двигателя ПД2.U _nom - rated voltage el. engine PD2.

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_Д, ток J_Д и напряжение U_Д на клеммах эл. двигателя. Однако при данном виде подключения напряжение на клеммах эл. двигателя станет U_ном>U_Д, возникнет ЭДС равная ΔЕ_Д>Е_Д, и изменится направления тока J_Д на ΔJ_Д.As a result, in the winding of the drive el. PD2 motor in the event that if the secondary winding of the transformer was connected, for example, to active resistance R, an EMF E _D , current J _D and voltage U _D at the electric terminals would occur. engine. However, with this type of connection, the voltage at the electrical terminals Engine will U _nom> U _D is equal to? E emf arise _D> E _L, and the current direction will change to _D J _D ΔJ.

Это можно записать в виде уравнения электрического состояния:This can be written in the form of an equation of electrical state:

U_ном=ΔЕ_Д+(R_Д+jХ_LД-jX_C1)×ΔJ_Д.U _nom = ΔE _D + (R _D + jX _{LD -} jX _C1 ) × ΔJ _D.

Подбирая емкости конденсаторов C₁, С₂, С₃ 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 U₁ и U_ном, а также ЭДС Е_Д и ΔЕ_Д совпадают.By selecting the capacitors C ₁ , C ₂ , C _3, it is possible to compensate for the influence of the inductances of the PD2 drive motor, the primary and secondary windings of the transformer on the operation of the circuit (see vector diagram). In this case, the influence of inductive and capacitive resistances in the equations of state is mutually compensated and only active resistances remain. The vector directions of voltages U ₁ and U _nom , as well as EMF E _D and ΔE _D coincide.

Электромагнитная мощность приводного двигателя ПД2 при этом станет равна:The electromagnetic power of the PD2 drive motor will be equal to:

Р_эм=ΔE_Д×ΔJ_Д×cosφ,P _em = ΔE _D × ΔJ _D × cosφ,

cosφ=1,cosφ = 1,

где φ - угол между ЭДС и током в обмотке приводного двигателя ПД2. Т.е., он будет работать в двигательном режиме.where φ is the angle between the EMF and the current in the winding of the PD2 drive motor. That is, it will operate in motor mode.

Claims (1)

Приводной электродвигатель переменного тока с цепью самовозбуждения питания обмотки якоря, входящий в двухдвигательный асинхронный электропривод, состоящий из первичного приводного двигателя и электродвигателя с цепью самовозбуждения питания обмотки якоря, отличающийся тем, что содержит цепь самовозбуждения питания обмотки якоря, включающую в себя: трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого подключены к обмотке якоря; стабилитроны, включенные параллельно первичной обмотке трансформатора; конденсаторы, подключенные последовательно с обмотками индуктивностей трансформатора и якоря электродвигателя; служащую для изменения направления тока и создания дополнительной величины э.д.с. в обмотке якоря электродвигателя по сравнению с той величиной э.д.с., которая возникает в ней в результате предварительного разгона вала первоначальным приводным двигателем до угловой скорости ω=ω_ном/n. An AC drive electric motor with an armature winding power self-excitation circuit included in a twin-motor asynchronous electric drive, consisting of a primary drive motor and an armature winding power self-excitation circuit, characterized in that it contains an armature winding self-excitation circuit, including: a transformer, a primary and the secondary winding of which is connected to the armature winding; Zener diodes connected in parallel with the primary winding of the transformer; capacitors connected in series with the windings of the inductances of the transformer and the motor armature; which serves to change the direction of the current and create an additional value of the emf in the winding of the motor armature in comparison with the magnitude of the emf that arises in it as a result of preliminary acceleration of the shaft by the original drive motor to an angular speed ω = ω _nom / n.

Images