Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ, содержащее управляемый мостовой выпрямитель, подключенный силовым входом к.выводам обмотки ротора , а выходом - к резисторуj секционированному N управляемыми ключевыми элементами, датчик ЭДС скольжения , входом связанный с цепью ротора, а выходом - с соответствующими опорными входами блока управления мостовым вьтрямителем, а также информационным входом элемента сравнения, задающий вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения , а выход элемента сравнения - к управляющему входу блока управления мостовым выпрямителем, отличающее ся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения энергетических показателей, в него введены нульторган, N-триггеров, N-1 элементов задержки и N-1 логических элементов И, при этом вход первого триггера через нуль-орган соединен с выходом элемента сравнения , а выход через первый элемент задержки - с одним из двух входов первого элемента И, выход которого соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с входом (/) второго элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов второго элемента И,выход которого соединен с входом третьего триггера, выход (N-l)-ro триггера соединен с входом (N-l)-ro элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов (N-1)-ro элемента И, выход которого соединен с ее входом W -го триггера, выходы всех :N триггеров связаны через формирователи импульсов с соответствующими управляющими входами N управляемых ключевых элементов, шунтирующих N секций резистора, вторые входы всех (N-1) элементов И соединены между собой и с входом первого триггера.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3637868/24-07 (22) 26.08.83 (46) 23.12.84. Бюл. 9 47 (72) Ю.П. Кузнецов, Е.А. Никифоров и И.Ю. Башев (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (53) 621.313.333.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 765967, кл. Н 02 Р 7/40, 1980.

2. Grissow G, Kulka S. Die Anwendung von pulsgestenertln Wiedev Standen bei Gleichstrow — Reihenschlussmotoren und Drehstrow Schleifring

laufermotoren "AEG- Mitteilungen", 1965, У9 2. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗHblM РОТОРОМ, содержащее управляемый мостовой выпрямитель, подключенный силовым входом к.выводам обмотки ротора, а выходом — к резистору, секционированному N управляемыми ключевыми элементами, датчик ЭДС скольжения, входом связанный с цепью ротора, а выходом — с соответствующими опорными входами блока управления мостовым выпрямителем, а также информационным входом элемента сравнения, задающий вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения, а выход элемента сравнения — к управляющему входу блока управления мостовым выпрямителем, о т л и— а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения энергетических показателей, в него введены нуль-.орган, N-триггеров, N-1 элементов задержки и N-1 логических элементов И, при этом вход первого триггера через нуль-орган соединен с выходом элемента сравнения, а выход через первый элемент задержки — с одним из двух входов первого элемента И, выход которого соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов второго элемента И, выход которого соединен с входом третьего триггера, выход (Й-1)-го триггера соединен с входом (М-1)-ro элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов (К-1)-го элемента И, выход которого соедийен с входом Ц -ro триггера, выходы всех .N триггеров связаны через формирователи импульсов с соответствующими управляющими входами N управляемых ключевых элементов, шунтирующих N

Ф секций резистора, вторые входы всех (N-1) элементов И соединены между собой и с входом первого триггера.

1 11З1О

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах на базе асинхронного двигателя С фазным ротором для реостатного пуска и регулирования скорости ленточных конвейеров, волочильных станов и других производственных механизмов.

Известно устройство для управления асинхронным электродвигателем 1р с фазным ротором, содержащее секционированный управляемыми ключевыми элементами резистор, подключенный к выходу полууправляемого мостового выпрямителя, вход которого подключен к выводам обмотки ротора (11 .

Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за применения релейно-контакторной аппаратуры. 20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее управляемый мостовой выпрямитель, подключенный силовым входом к выводам обмотки ротора, а выходом к резистору, секционированному N управляемыми ключевыми элементами, датчик ЗДС скольжения, входом связанный с цепью ротора, а выходом — с соответствующими опорншми входами блока управления мостовым выпрямителем, а также информационным входом

35 элемента сравнения, задающий вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения, а выход элемента сравнения подключен к управляющему входу блока управления мостовым выпрямителем.

Однако для известного устройства характерны недостаточно высокая надежность из-за возможности ложного

Л срабатывания ключевых элементов, шунтирующих секции резистора, а также связанное с этим ухудшение энергетических показателей.

Целью изобретения является повышение надежности за счет исключения воэможности ложного срабатывания ключевых элементов и улучшение энергетических показателей, благодаря снижению динамических бросков тока, приводящих к завьппенному энергопот- 55 реблению.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управле10 2 ния асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее управляемый мостовой выпрямитель, подключенный силовым входом к выводам обмотки ротора, а выходом к резистору, секционированному N управляемыми ключевыми элементами, датчик ЭДС скольжения, входом связанный с цепью ротора, а выходом — с соответствующими опорными входами блока управления мостовым выпрямителем, а также информационным входом элемента сравнения, о задающий вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения, а выход элемента сравнения— к управляющему входу блока управления мостовым выпрямителем, введены нуль-орган, N-триггеров, N-1 элементов задержки и N-1 логических элементов И, при этом вход первого триггера через нуль-орган соединен с выходом элемента сравнения, а выход через первый элемент задержки — с одним из двух входов первого элемента И, выход которого соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов второго Элемента И, выход которого соединен с входом третьего триггера, выход (N-1)-го триггера соединен с входом (N-1)-го

I элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов (N-1)-ro элемента И, выход которого соединен с входом N-ro триггера, выходы всех N триггеров связаны через формирователи импульсов с соответствующими управляющими входами N управляемых ключевых элементов, шунтирующих N секций резистора, вторые входы всех (N-1) элементов И соединены между собой и с входом первого триггера.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором;

Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором 1 содержит трансформатор 2, первичные обмотки которого подключены к ротору электродЪигателя 1, а вторичные через выпрямитель 3 соедииены с элементом 4 сравнения, ко вто- рому входу которого подключен задатчик 5 скорости вращения асинхронного электродвигателя, выход элемента

31010

1О

20

35

45

3 11 сравнения подключен ко входу формирователя 6 импульсов управления, на вход формирователя импульсов управления подключен также выход генератора 7 пилообразных напряжений, а выходы формирователя импульсов управления подключены к тиристорному преобразователю 8, кроме того, вы,ход схемы сравнения подключен ко входу нуль-органа 9, выход которого подключен на вход 10 триггера 11, выход которого подключен к формирователю 12 импульсов управления силовыми тиристорами 13, выход триггера подключен также ко входу схем задержки 14.1-14(М-1), выход которых под- ключен к схемам И-15.1 — 15(N-1), второй вход которых подключен к выходу нуль-органа, выход схемы И подключен ко входу триггеров 16.1

16N, выход которых также подключен к формирователю импульсов управления.

Задатчик 5 скорости вращения выполнен по любой из известных схем, как в виде автономного блока, работающего.по записанной в него программе, так и в виде регулятора, например сельсина, выдающего сигнал в зависимости от положения ручки управления.

Элемент 4 сравнения формирует на выходе сигнал управления из напряжения, полученного от задатчика 5, и напряжения, пропорционального напряжению фазного ротора электродвигателя, Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фаэным ротором работает следующим образом,, На статор неподвижного электродвигателя 1 подается напряжение питающей сети, в результате чего на фазном роторе появляе .ся напряжение, которое после повьш ения или понижения в зависимости от величины номинального напряжения фазного ротора при неподвижном электродвигателе 1 в трансформаторе 2 подается на входе генератора 7 пилообразных напряжений: В результате этого на выходе генератора 7 пилообразных напряжений появляется напряжение пилоо образной формы, находящееся в фазе с напряжением фазного ротора, которое подается в формирователь 6 импульсов управления, где складывается с результирующим сигналом (с элемента 4 сравнения) напряжения задания скорости вращения асинхронного электродвигателя. В результате сложения этих сигналов с пилообразным напряжением на выходе формирователя 6 импульсов управления формируются импульсы управления с длительностью, пропорциональной разности приходящих напряжений.

В момент подачи напряжения на статор электродвигателя 1 эта разность равна нулю и формирователь 6 импульсов управления не формирует импульсы управления мостового выпрямителя 8. В этом случае ток фазного ротора отсутствует, а следовательно, отсутствует и крутящий момент асинхронного электродвигателя 1.

При изменении напряжения с задатчика 5 скорости вращения увеличивается разность сигналов, что приводит к появлению на выходе формирователя 6 импульсов управления импульсов управления мостового выпрямителя 8.

В процессе управления регулируется угол открытия тиристоров мостового выпрямителя 8, что обеспечивает плав- ное нарастание тока в фазном роторе электродвигателя 1 и соответственно крутящего момента электродвигателя.

Нарастание крутящего момента продолжается до трогания электродвигателя 1, а затем происходит разгон фазного ротора с тем темпом, который задает задатчик 5 скорости вращения асинхронного электродвигателя.

При достижении угла управления тиристорного преобразователя, равного нулю, нуль-орган 9, вырабатывает управляющий сигнал для логической схемы, которая воздействует на формирователь 12 управляющих импульсов, на выходе которого появляется импульс управления первым из тиристоров 13, который шунтирует первую секцию резистора 17, а затем и последующие.

В результате этого электродвигатель переходит с предыдущей на следующую пусковую характеристику, а его скорость возрастает.

За счет изменения напряжения пропорционального напря ению фазного ротора разность результирующих напряжений на входе формирователя 6 импульсов управления становится меньше, что приводит к увеличению угла управления мостового выпрямителя 8.

1131010

ВНЦЯПИ Заказ 9625/43 Тираж 666 Попписное

Филиал ППП затаит, г. Ужгород, ул.Проектная,4

При дальнейшем разгоне электродвигателя 1 разность результирующих напряжений на входе формирователя

6 импульсов становится максимальной, что соответствует нулевому углу уп- 5 равления мостового выпрямителя 8.

Нуль-орган 9 вырабатывает управляющий сигнал для триггера 11, который воздействует на формирователь 12 управляющих импульсов, на выходе которого появляется импульс управления следующим тиристором 13, который шунтирует последующую секцию резистора 17.

В результате этого электродвигатель переходит на следующую пусковую характеристику. Процесс повторяется до выхода электродвигателя на естественную характеристику. 20

Для предотвращения выдачи ложных импульсов управления введены элементы 14.1-14(N-1) задержки и элементы И 15.1-15(N-1), которые обеспечивают необходимую последовательность работы логической части устройства.

В результате применения изобретения оказывается возможным обеспечить плавное нарастание крутящего момента асинхронного электродвигателя с нулевого значения до необходимого для трогания, с дальнейшим pasгоном асинхронного электродвигателя в зависимости от технологических требований электропривода, что позволяет снизить эффективные значения.бросков токов ротора, т.е. уменьшить потери полезной мощности электродвигателя и предотвратить его дополнительный нагрев, что позволяет снизить потребление мощности электродвигателя и увеличить его срок служ" бы за счет повышения надежности путем исключения ложного срабатывания управляемых ключевых элементов, шунтирующих секции резистора, подключенного к выходу мостового выпрямителя в цепи ротора.