Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в легкой промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что статорная обмотка асинхронного электродвигателя соединена по схеме "звезда", начало двух фаз снабжены зажимами для подключения источника питания, автотрансформатор подключен к третьей фазе источника питания, подвижный контакт - к началу третьей фазы статорной обмотки, общая точка "звезды" статорной обмотки и конец обмотки автотрансформатора подключены к нулевому выводу источника питания. При этом достигаются регулируемые механические характеристики. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в легкой промышленности.

Известны устройства для регулирования скорости.

В устройстве [1] содержащем мостовую схему преобразователя со ступенчатым фильтром гармонического напряжения для каждой из фаз, регулировка напряжения для регулирования скоростей и момента при работе потребителя осуществляется с помощью амплитудной и широтно-импульсной модуляции с высокочастотным преобразователем.

Недостатком такого устройства является его сложность и, как следствие, невысокая надежность.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранный в качестве прототипа электропривод переменного тока [2] содержащий трехфазный асинхронный двигатель, статорная обмотка которого соединена по схеме "звезда", причем начала двух фаз статорной обмотки снабжены зажимами для подключения к двум фазам источника питания, подвижный контакт обмотки трансформатора подключен к началу третьей фазы статорной обмотки.

Недостатками электропривода являются невозможность плавного регулирования момента, отсутствие возможности создания несимметричного режима.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей и улучшение показателей надежности электропривода.

Цель достигается тем, что в электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, статорная обмотка которого соединена по схеме "звезда", причем начала двух фаз статорной обмотки снабжены зажимами для подключения к двум фазам источника питания, введен автотрансформатор, один вывод обмотки которого снабжен зажимом для подключения к третьей фазе источника питания, при этом подвижный контакт обмотки автотрансформатора подключен к началу третьей фазы статорной обмотки, общая точка "звезды" статорной обмотки и конец обмотки автотрансформатора подключены к нулевому выводу источника питания.

На фиг.1 изображена структурная схема машины; на фиг.2 схема подключения электродвигателя; на фиг.3 векторная диаграмма при различных режимах работы (т. е. при различном положении подвижного контакта автотрансформатора); на фиг.4 показаны механические характеристики электропривода.

Устройство содержит электpодвигатель 1, узел 2 сопряжения исполнительного механизма 3 (фиг.1). Электродвигатель 1 содержит три обмотки 4, 5, 6, подключенные по схеме "звезда", т.е. начала двух из них подсоединены к фазам А, В, начало третьей к подвижному контакту 7 автотрансформатора, выводы которого подключены к фазе С и "нулевой" точке, образованной соединением обмоток 4, 5, 6.

Устройство работает следующим образом.

Узел 2, например фрикционная передача или муфта скольжения, содержащая ведомый и ведущий диски, дает возможность регулировать скорость вращения рабочего вала швейной машины, воздействующего на привод исполнительного механизма. Передача крутящего момента от ведущего к ведомому диску осуществляется посредством момента трения М_тр под воздействием усилия Q, прижимающего диски узла 2 друг к другу. Включение муфты в устройстве производится нажатием друг к другу контактных поверхностей, сцепляющихся частей фрикционной муфты от ножной рычажной передачи (педали). Путем изменения силы сцепления (силы нажатия педали) трущихся поверхностей регулируется сила трения и осуществляются пуск и плавное регулирование ведомого вала при постоянной скорости вращения электродвигателя. Можно показать, что скорость вращения ведомого вала определяется как V_вв V_дв(1 S), где V_дв скорость вращения электродвигателя; S величина скольжения. Аналогично момент трения, передаваемый парой дисков, M_тр= QR_cp, где - коэффициент трения, зависящий от материала дисков; Q усилие нажатия; R_ср (R_м + R_m)/2 средний радиус рабочей поверхности дисков, где R_м и R_m максимальное и минимальное значения этого радиуса.

Исходя из общего уравнения привода устройства (М_дв М_тр + М_тр М_с + М_тр, где М_тр потери момента в режиме проскальзывания; М_дв момент двигателя; М_с момент статического сопротивления, определяемый величиной нагрузки исполнительного механизма 3) можно построить векторные диаграммы обмоток 4, 5, 6 в зависимости от положения подвижного контакта 7 узла (фиг.3), а также характеристики n f(M), где n скорость вращения (фиг.4), или эквивалентные им характеристики М_тр= f(S); М_дв f(S), из которых следует, что для получения одной и той же скорости V_вв необходимо уменьшить усилие нажатия дисков Q (усилие на ножную педаль).

Величину износа дисков можно определить величиной потерь на трение A_тр= (P_mx-P_н)t m₁I²₁N-Pt, где Р_мх механическая прочность, развиваемая электродвигателем на ведущем валу; Р_н полезная мощность нагрузки; m₁ число фаз двигателя; I₁ величина тока, потребляемого фазами статора; r₂' активное сопротивление ротора; t время работы.

Предложенное устройство уменьшает М_дв, что ведет к уменьшению М_тр, одновременно снижается величина тока, потребляемого фазой, в которую включен узел, что ведет к уменьшению Р_тр, расходуемой на износ дисков.

Исходя из того, что Р_тр mI²r_э, где m число фаз; I I_н, т.е. току нагрузки; r_э= r- эквивалентное сопротивление двигателя, можно определить Р_тр', т. е. величину потерь в предложенном режиме работы и величину потерь Р_тр в симметричном режиме, т.е. в режиме прототипа. Расчет показывает, что K 0,7 и N_p (1/K) N_н ресурс муфт сцепления по отношению к нормативному ресурсу N_н увеличивается примерно на 30% а ток в фазе С уменьшается на 55% при сохранении тока в двух фазах, что уменьшает и потребляемую мощность, кроме того, обеспечивается более плавная регулировка скорости ведомого вала и исполнительного механизма.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает повышенными характеристиками по надежности и может обеспечить, например, использование швейных машин с прямой строчкой для ручной художественной вышивки.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, статорная обмотка которого соединена по схеме звезда, начала двух фаз статорной обмотки снабжены зажимами для подключения к двум фазам источника питания, автотрансформатор, один вывод обмотки которого снабжен зажимом для подключения к третьей фазе источника питания, подвижный контакт обмотки автотрансформатора подключен к началу третьей фазы статорной обмотки, отличающийся тем, что общая точка звезды статорной обмотки и конец обмотки автотрансформатора подключены к нулевому выводу источника питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4