электропривод переменного тока

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.

Описание изобретения к патенту

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.