Регулятор переменного напряжения для трехфазных асинхронных электродвигателей

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ(71) Заявитель Могилевский машиностроительный институт(73) Патентообладатель Могилевский машиностроительный институт(57) Область применения электротехника и может быть использован для регулирования напряжения при управлении трехфазными асинхронными электродвигателями или любой другой трехфазной нагрузки. Задача изобретения - снижения стоимости и массогабаритных параметров, повышение надежности и улучшение энергетических характеристик регуляторов напряжения, работающих с трехфазными асинхронными электродвигателями. Сущность изобретения - в регуляторе переменного напряжения для трехфазных асинхронных электродвигателей, содержащем трехфазный диодный выпрямительный мост, подключенный своим входом к концам статорных обмоток электродвигателя, а выходом к полностью управляемому силовому полупроводниковому однонаправленному тиристорному или транзисторному ключу, управляемому по принципу широтно-импульсной модуляции, и устройство разряда реактивной мощности трех фаз обмотки статора электродвигателя, согласно изобретению устройство разряда реактивной мощности выполнено в виде батареи из шести конденсаторов, каждый из которых подключен к началу и концу разных фаз обмоток статора электродвигателя. 4724 1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения при управлении трехфазными асинхронными электродвигателями или любой другой трехфазной нагрузки. Известны тиристорные регуляторы переменного напряжения для трехфазных асинхронных электродвигателей 1, 2. Указанные регуляторы содержат три или две противопараллельные группы тиристоров или тиристоров-диодов, включенных между силовой сетью и началами фазных обмоток асинхронных электродвигателей, другой вариант - трехфазный тиристорный или тиристорно-диодный мост, включенный в рассечку нулевого провода. Управляются указанные тиристорные регуляторы, так называемым, фазовым способом. Недостатком указанных регуляторов является наличие относительно большого количества силовых полупроводниковых управляемых элементов - тиристоров, по этой причине высокая стоимость и большие массогабаритные параметры регуляторов. Регуляторы также имеют неудовлетворительный гармонический состав токов и напряжений при работе на регулировочных характеристиках с асинхронными электродвигателями, что вызывает большие пульсации момента и скорости электродвигателя, увеличиваются потери электрической энергии. Последние недостатки, в определенной мере, устранены в прототипе предлагаемого изобретения. За прототип можно принять регулятор переменного напряжения 2, 3. Указанный регулятор напряжения содержит трехфазный диодный выпрямительный мост, подключенный своим входом к концам статорных обмоток электродвигателя, к выходу диодного выпрямительного моста подключен однонаправленный полностью управляемый полупроводниковый транзисторный или тиристорный ключ, который управляется по принципу широтно-импульсной модуляции, при размыкании указанного ключа обмотки статора электродвигателя закорачиваются двунаправленными (реверсивными) полностью управляемыми силовыми полупроводниковыми ключами. Закорачивание обмоток электродвигателя при размыкании силового полупроводникового ключа, установленного на выходе трехфазного диодного моста, необходимо для обеспечения разряда реактивной мощности обмоток электродвигателя, снятия перенапряжений с указанного ключа и обеспечения его запирания. Недостатком прототипа предлагаемого изобретения является заложенная в нем сложность устройств реализации разряда реактивной мощности электродвигателя, отсюда относительно высокая его стоимость и большие массогабаритные параметры, а также структурная ненадежность (наличие силовых к.з. цепей), что для обеспечения работоспособности усложняет схему управления, снижает надежность регулятора в целом. Задача изобретения - снижение стоимости и массогабаритных параметров, повышение надежности и улучшение энергетических характеристик регуляторов переменного напряжения, работающих с трехфазными асинхронными электродвигателями. Указанная задача достигается тем, что в регуляторе переменного напряжения для трехфазных асинхронных электродвигателей, содержащем трехфазный диодный выпрямительный мост, подключенный своим входом к концам статорных обмоток электродвигателя, а выходом к полностью управляемому силовому полупроводниковому однонаправленному тиристорному или транзисторному ключу, управляемому по принципу широтно-импульсной модуляции, и устройство разряда реактивной мощности трех фаз обмотки статора электродвигателя, согласно изобретению, устройство разряда реактивной мощности выполнено в виде батареи из шести конденсаторов, каждый из которых подключен к началу и концу разных фаз обмоток статора электродвигателя. Существенность изобретения заключается в значительном сокращении силовых полупроводниковых управляемых и неуправляемых элементов (для реализации широтноимпульсного управления применен только один силовой транзистор вместо 47 управляемых и, соответственно, 126 неуправляемых силовых полупроводниковых приборов), что снижает стоимость и массогабаритные параметры регулятора в силовых цепях с полупроводниковыми элементами исключены цепи сквозных коротких замыканий, что упрощает схему управления и вместе с сокращением силовых элементов повышает надежность регулятора, включение конденсаторов по предлагаемой схеме улучшает энергетические характеристики электропривода в целом. Сущность изобретения поясняется чертежом. На фигуре изображена схема регулятора переменного напряжения для трехфазных асинхронных электродвигателей. Указанный регулятор содержит трехфазный диодный выпрямительный мост 1, однонаправленный полностью управляемый силовой полупроводниковый ключ 2, который регулирует напряжение, подаваемое на обмотки 3 статора трехфазного асинхронного электродвигателя 4, конденсаторы разряда реактивной мощности 5. Регулятор переменного напряжения для трехфазных асинхронных электродвигателей работает следующим образом. При запирании силового полупроводникового ключа 2 реактивная мощность обмоток 3 статора электродвигателя 4 расходуется на зарядку конденсаторов 5, которые до этого были не заряжены, тем самым снимаются перенапряжения на ключе 2 и обеспечивается его запирание. При открытии ключа 2 конденсаторы 5 разряжаются через диодный мост 1, ключ 2 в обмотки 3 статора электродвигателя 4, тем самым в обмотках 3 электродвигателя 4 поддерживается непрерывный ток, повышается коэффициент мощности электродвигателя 4, ограничивается амплитуда тока разряда конденсаторов 5 через ключ 2 регулятора. 4724 1 Источники информации 1. Глазенко Т.А., Хрисанов В.И. Полупроводниковые системы импульсного асинхронного электропривода малой мощности. - Ленинград Энергоатомиздат, 1983. - С. 5-17. 2. Браславский И.Я. Асинхронный полупроводниковый электропривод с параметрическим управлением. М. Энергоатомиздат, 1988. - С. 6-12. 3. А.с. СССР 277074, 1970. Регулятор переменного напряжения для трехфазных асинхронных электродвигателей, содержащий трехфазный диодный выпрямительный мост, подключенный своим входом к концам статорных обмоток электродвигателя, а выходом к полностью управляемому силовому полупроводниковому однонаправленному тиристорному или транзисторному ключу, управляемому по принципу широтно-импульсной модуляции, и устройство разряда реактивной мощности трех фаз обмотки статора электродвигателя, отличающийся тем,что устройство разряда реактивной мощности выполнено в виде батареи из шести конденсаторов, каждый из которых подключен к началу и концу разных фаз обмоток статора электродвигателя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.