Частотно-регулируемый электропривод

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(72) Автор Кухаренко Сергей Николаевич(71) Заявитель Учреждение образования (73) Патентообладатель Учреждение образоГомельский государственный технивания Гомельский государственный ческий университет имени П.О.Сутехнический университет имени П.О.Сухогохого(57) Частотно-регулируемый электропривод, содержащий электродвигатель, подключенный к преобразователю частоты, состоящему из широтно-импульсного модулятора, емкостного фильтра, выпрямителя, фильтра радиопомех, посредством кабеля через фильтр,конденсаторы которого соединены по схеме звезда, общая точка которой соединена с емкостным фильтром, отличающийся тем, что фильтр выполнен низкочастотным и содержиткомпоненты, причем значение емкостии индуктивностиопределено из условия расположения резонансной частоты фильтра на частотной оси ниже рабочей частоты широтно-импульсной модуляции, но выше частоты модулированного сигнала.(56) 1. Розанов Ю.К., Соколова Е.М. Электронные устройства электромеханических систем Учеб. пособие. - . Академия, 2004. - С. 272. 2. Патент РФ 89308, МПК Н 02 Р 7/00. Частотно-регулируемый электропривод шахтного лифта реечного типа. Опубл. 2009.11.27. 3. Андрианов М.В., Малышев Э.У. Экспериментальные исследования частотнорегулируемых асинхронных двигателей для атомных станций в специальных режимах работы// Электротехника. - 2005. -5. - С. 37-41. 4. Белассел Моханд-Тахар, Беспалов В.Я. Волновые параметры и перенапряжения в различных типах обмоток асинхронных электродвигателей от ШИМ-преобразователей // Электротехника. - 2006. -3. - С. 56-63. 68352010.12.30 Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в системах электропривода транспортных, грузоподъемных механизмах, а также в шахтном и скважинном оборудовании. Известно устройство управления электрическими машинами посредством изменения уровня и частоты питающего напряжения или тока 1, С. 185, состоящее из выпрямителя,конденсатора емкостного фильтра, широтно-импульсного модулятора. Формирование управляющих воздействий в таком приводе осуществляется с применением широтноимпульсной модуляции. Модулированное воздействие передают к электрической машине по соединительному кабелю. С целью снижения уровня радиопомех и потерь, излучаемых в пространство соединительными кабелями, применяют входные и выходные радиочастотные фильтры. Недостатком такого решения являются высокий уровень электрических потерь в соединительном кабеле и электродвигателе, а также необходимость применения дополнительных экранирующих конструкций, в частности экранированных кабелей, дополнительных соединений в заземляющих проводах. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является частотно-регулируемый электропривод, содержащий электродвигатель, преобразователь частоты с модулированным управляющим воздействием, включающий широтноимпульсный модулятор, выпрямитель, емкостной фильтр и фильтр радиопомех преобразователь подключен к электродвигателю посредством гибкого экранированного кабеля через высокочастотныйфильтр, общая точка звездообразного соединения конденсаторов которого присоединена к средней точке последовательно соединенных конденсаторов емкостного фильтра преобразователя в звене постоянного тока. Экран кабеля подключен к выходу нулевого провода устройства защитного отключения, а выход нулевого провода устройства защитного отключения соединен с шиной заземления через резистор с сопротивлением 1-10 Ом 2. Недостатком такого устройства является неполное подавление высокочастотной энергии в выходном напряжении преобразователя. Наличие высокочастотных составляющих спектра и частот модуляции в напряжении, прикладываемом к обмоткам двигателя и кабелю, приводит к следующим недостаткам разогреву изоляции кабеля и двигателя, что снижает ресурс работы и надежность привода 3, 4 необходимости применения экранированного соединительного кабеля, присоединяющего двигатель необходимости применения резистора с сопротивлением 1-10 Ом в конструкции заземляющего устройства, что нарушает работу устройства защитного отключения и противоречит требованиям электробезопасности увеличению потерь энергии в резисторах высокочастотногофильтра. Задачей полезной модели является повышение коэффициента полезного действия и надежности устройства за счет устранения высокочастотных составляющих спектра и частот модуляции на входе кабеля за счет локализации высокочастотных токов в пределах преобразователя посредством низкочастотного фильтра. Поставленная задача достигается тем, что в конструкции частотно-регулируемого электропривода, содержащего электродвигатель, подключенный к преобразователю частоты, состоящему из широтно-импульсного модулятора, емкостного фильтра, выпрямителя, фильтра радиопомех, посредством кабеля через фильтр, конденсаторы которого соединены по схеме звезда, общая точка которой соединена с емкостным фильтром, согласно полезной модели, фильтр выполнен низкочастотным, значение емкостии индуктивностикоторого определено из условия расположения резонансной частоты фильтра на частотной оси ниже рабочей частоты широтно-импульсной модуляции, но выше частоты модулированного сигнала. Структурная схема частотно-регулируемого электропривода представлена на чертеже. Предлагаемый частотно-регулируемый электропривод содержит электродвигатель 1,соединительный кабель 2, посредством которого двигатель соединен с -фильтром 3,2 68352010.12.30 включающим конденсаторы 4, соединенные по схеме звезда, и катушки индуктивности 5,преобразователь частоты 6, содержащий широтно-импульсный модулятор 7, емкостной фильтр в виде конденсатора 8, который подключен к выпрямителю сетевого напряжения 9 и широтно-импульсному модулятору 7, выпрямитель 9 включен в сеть через радиочастотный фильтр 10, выход преобразователя 6 подключен к катушкам 5 низкочастотного фильтра 3, общая точка соединения конденсаторов 4 соединена с емкостным фильтром 8. Работа заявляемой полезной модели обеспечивается следующим образом. При подаче напряжения на вход преобразователя выходное напряжение с широтно-импульсного модулятора 7 поступает на вход низкочастотного фильтра 3, на выходе которого выделяется низкочастотная огибающая управляющего напряжения. Высокочастотная составляющая тока 11 фильтра 3 замыкается по проводу, соединяющему общую точку конденсаторов 4 низкочастотного фильтра 3 и фильтрующий конденсатор 8. Это соединение образует контур высокочастотного тока 11 и токов с частотой модуляции, таким образом высокочастотная составляющая тока 11, порождаемая широтно-импульсным модулятором, локализуется в системе преобразователя частоты 6 и фильтра 3 и не поступает в соединительный кабель 2 и двигатель 1. Значение емкости С и индуктивностинеобходимо определять из условия расположения резонансной частоты фильтрана частотной оси, определяемой по формуле 1 Резонансная частота должна быть ниже частоты импульсов модуляции во избежание резонансной перегрузки силовой части модулятора 7 и выше максимально возможной частоты огибающей управляющего напряжения во избежание искажения формы передаваемого сигнала. Такое построение устройства позволяет исключить воздействие импульсов модуляции на изоляцию кабеля и двигателя, что, в свою очередь, позволяет использовать кабель общепромышленного назначения вместо экранированного и за счет этого снизить стоимость электропривода, обеспечить параллельную работу устройств автоматики и защитного отключения в номинальном режиме без дополнительных мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости, повысить надежность и коэффициент полезного действия электрической машины и соединительного кабеля за счет устранения высокочастотного нагрева изоляции и магнитопровода. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3