Устройство для управления конденсаторным асинхронным электродвигателем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано 3 однофазных реверсивных электроприводах переменного тока. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования . Устройство содержит асинхронный электродвигатель 1 с обмотками управления 2 и возбуждения 3, конденсатор 4, два диодных моста- 5, 6, иптотиристоры 7 и 8, блок управления (БУ) 9 с пятью входами 10-14 и двумя выходамрг 15, 16, четыре логических элемента 2И-НЕ 17-20. Введение в БУ (Л -ПЛ, N) 4 Од СО О 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 04 Н 02 Р 1/42

t .:a

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3773752/24-07 (22) 19,07.84 (46) 23.07,86. Вюл. Р 27 (7i) Научно-производственное объединение по топливной аппаратуре двигателей Научно-производственного объединения "ЦНИТА" и Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им.В.И. Ульянова (Ленина) (72) М.О. Ильин, Ф.Ф. Котченко, А.Д. Ланцман, Л.В. Сегалович и В.A. Шеметилло (53) -621.313.323(088.8) (56) Верман Н. и др. Реверсивный привод. — Радио, 1979, У 11, с. 47.

Авторское свидетельство СССР

Р 1117804, кл . Н 02 P i/42, 1982.

„SU, 1246308 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОНДЕНСАТОРНЫМ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в однофазных реверсивных электропрнводах переменного тока. Цель изобретения — расширение диапазона регулирования. Устройство содержит асинхронный электродвигатель 1 с обмотками управления 2 и возбуждения 3, конденсатор 4, два диодных моста 5, 6, птотиристоры 7 и 8, блок управления (БУ) 9 с пятью входами 10-14 и двумя зыходамк 15, 16, четыре логических элемента 2И-НЕ 17-20. Введение в БУ

С::

У \

bQ Ь

Cb

С4

Ю

ОО

1 246308

2 логических элементов 2ИЛИ 21, ЗИ 22 и элементов задержки 23 обеспечивае1 расширение диапазона регулирования скорости. На вход !ч БJ 9 подает".ê синхронизирующий сигнал, состоящий из прямоугольных импульсов одинаковой длительности с частстсй следования, совпадающей с частотой напряжения питающей сети и синхронизированных по переднему фронту в момент изменеИзобре-ТсННВ технике и чожет бы,I .ы пользовано

В адцофаэ;,Ь.Х рЕВЕрсиьн : ЭЛЕК1рОПрИводах переменного тока при прямом расширении диапазона регулирования.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования.

На фиг. 1 представлена принципи1альная электрическая схема у-стройства; íà .Иг. 2 — статические характеристики электропривода; на фиг. 3-7— иаграммы напряжений на обмотках асинхронноГО электродвигателя. устройство гля управления <Онденсаторньгм асинхронным электродвигателем 1 с обмотками 2 и ": управления и возбуждения содержит конденсатор ч, два диодных мо-т-а 5 и 6, два оптотиристора 7 и 8, блок 9 управле :ия с пятью входами 10 — 14 и двумя вых;— дами 15 и 16, которые подключены к входам соответствующих оптотиристороь. 7 и 8, выходы которых шунтирую.:

Одни диаГОнали соответствующих диод. ..п. I-Ос=v=- 5 и 6, Одни вывод:=:,, гих диа1 Оналей Ko I Î -ы : О )ъединены II сн б жепы зажимом длл 1.одкл;,ленив фвэно-ГО провода питающей сети Одни выво дь. обмоток 2 и 3 воэбух",с опия "." уп c I1ления объединены и снабжены зажимок для подключения нулевого провода питающей сети, другой вывод обмотки 2 управления подключен к одному выводу конденсатора 4 и к другому выводу другой диагонали первс го диодного моста 5, другой вывод обмотки 3 возбуждения подклоче:> -к --другому выводу конденсатора 4 и к другому выводу другой диагоназп :.".,срого диодного моста б„блок 9 у; раз,ления состав.; =н ния знака питающего напряжения. л:нхронизирующий сигнал непосредственно поступает на один из входов элемента

ЗИ 22 и после сдви1 а по переднему фронту на время I, в элементе задержки 23 — на один из входов логического элемента 2ИЛИ 21. На входы

10-13 БУ 9 подаются комбинации логических управляющих сигналов. 7 ил.

Табл. 1. из четырех логических элементов 2ИНЕ 17-20 одни входы которых. образуют первые четыре входа 10-14 блока 9 управления, выходы первого и четвер5 того логических элементов 2Н-НЕ образуют первый и второй выходы 15 и 16 блока 9 управления, выходы второго и третьего логических элементов

2И-НЕ 18 и 19 подключены к другим входам соответственно первого и четверто:."о .логических элементов 2И-НЕ

17 и 20 логические элементы 2ИЛИ-21, ЗИ 22 и элемент 23 .задержки, вход которого подключен к первому входу

15 лоигческого элемента ЗИ 22 и образует пятый вход 14 блока 9 управления, предназначенный для подключения источника синхронизирующего сигнала, второй и третий входы логического

2О .элемента ЗН 22 подключены к одним входам второго и третьего логических элементов 2И-HE 18 и 19, выходы логического элемента ЗН 22 и элемента

25 23 задержки подключены к соответст.-, вующим входам логического элемента

2ИЛИ, .зыход которого подключен к упругим зходам второго и третьего логических элементов 2И-НЕ 18 и 19.

Позиции 24 — 27 и 28-31 (фиг. 2) указывак т значения фиксированных скоростей вращению, получаемые с помощью устройства регулирования соответственно при прямом и обратном направзс ленни вращению. Позиции 32,34 и 33, 35 (фиг. 3 и 4) обозначают направления на обмотке 2 управления и обмотке 3 возбуждения соответственно; напряжение Зб на обмотке 2 управления, напряжение 37 на выходе 16 блока

1246308

3

9 управления, напряжение 38 на обмотке 3 возбуждения (фиг. 5), напряжение 39 на обмотке 2 управления, напряжение 40 на выходе 16 блока 9, напряжение 41 на обмотке 3 возбуждения (фиг, 6), напряжение 42, напряжение 43 на выходе 15 блока 9, напряжение 44 на обмотке 2 управления, напряжение 45 на обмотке 3 возбуждения (фиг. 7). 1О

Устройство работает следующим образом.

На вход 14 блока 9 управления подается синхронизирующий сигнал, представляющий собой последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности с частотой следования, совпадающей с частотой напряжения питающей сети и синхронизированных по переднему фронту в момент изменения знака питающего напряжения. Синхронизирующий сигнал непосредственно поступает на один из входов логического элемента ЗИ 22 и после сдвига по переднему фронту на время в элементе 23 задержки— на один из входов логического элемента 2ИЛИ 21. На входы 10-13 блока

9 управления подаются комбинации ло30 гических управляющих сигналов, приведенные,в таблице.

С помощью временных диаграмм рассмотрим возможные режимы работы электропривода.

Режим "Стоп 1". 35

При подаче на управляющие входы

10-13 кодовой комбинации 1001 опто— тиристоры 7 и 8 закрыты, диагонали мостов 5 и 6 разомкнуты и обмотки

2 и 3 двигателя 1 обесточены. Вращающий момент отсутствует.

Режим "Стоп 2".

При подаче на управляющие входы

10-13 любой из кодовьгх комбинаций

0000, .0010, 0100, 0110 оптотиристоры 7 и 8 открыты, диагонали мостов

5 и 6 закорочены и на обмотки 2 и 3 подается напряжение питания одинаковой фазы.

При этом создается постоянный магнитнй поток поля статора и ротор двигателя ориентируется в фиксированном положении.

Вращающий момент отсутствует.

Действие внешних сил, стремящихся изменить положение ротора, приводит к появлению тормозного электромагнитного момента (фиг. 3).

При подаче на управляющие входы

10-13 кодовой комбинации 1111 на выходах 15-16 формируются сигналы, повторяющие синхронизирующий сигнал на входе 14. На обмотки 2 и 3 подается однополупериодное напряжение одинаковой фазы.

Вращение в условном направлении вправо с максимальной скоростью (режим 28, фиг, 2).

Реализуется подачей на управляющие входы 10-13 любой из кодовых комбинаций 0001, 0101. На выходах

15 и 16 формируются сигналы логической единицы и нуля соответственно, оптотиристор 7 открывается, а оптотиристор 8 закрыт. Диодный мост 5 закорочен открытым ofIToTHpHcTopoM 7, обмотка 2 управления подключается к питающей сети непосредственно, а обмотка 3 возбуждения — через фазосдвигающий конденсатор 4 со сдвигом фазы на 90 по отношению к питающей сети. Вращающий момент создается во всех квадрантах (фиг. 4).

Вращение в условном направлении

"вправо" со скоростью, соответствующей первой ступени статической характеристики электропривода (режим

29, фиг. 2).

Реализуется подачей на управляющие входы 10-13 кодовой комбинации

0011. На выходе 15 формируется сигнал логической единицы, а сигнал на выходе 16 повторяет сигнал на выходе элемента 23 задержки — синхронизирующий сигнал, передний фронт которого сдвинут на время . Диодный мост 5 закорочен постоянно открытым оптотиристором 7. Оптотиристор 8 открывается и, следовательно, закорачивает диодный мост 6 в моменты времени С„, t 9... и закрывае-ся в моменты времени t, t4 и т.д. (фиг.5) °

Таким образом, обмотки управления

2 и возбуждения 3 запитываются в течение каждого периода питающего напряжения в промежутки времени 0 — t

0 1 и t - t со сдвигом фаз на 90 (при

2 3 этом создается вращающий момент) и без сдвига фаз — в промежуток времени.1 — t (при этом создается тор2 мозной момент). Вращающий момент создается в I9 II и ТТ? квадрантах, причем зона его существования в I квадранте увеличивается с уменьшением величины времени задержки.

Входные сигналь одн нал

Стоп 1 (С1)

Стоп 1 (С2) О О О О 1

Вправо (28) 3 12463

Вращение в условном направлении

"вправо" со скоростью, соответствующей второй ступени статической харак теристики электропривода (режим 30, фиг. 2).

Реализуется подачей на управляющие входы элементов 19-22 комбинации

0111. На выходе 15 формируется сигнал логической единицы, а сигнал на выходе 16 повторяет синхронизирующий сиг- 10 нал на входе 14. Диодный мост 5 закорочен постоянно открытым оптотиристором 7. Оптотиристор 8 открывается и, следовательно, закорачивает диодный мост 6 моменты времени О, . .. и закрывается в моменты времейи и т.д. (фиг. 6) .

Таким образом, обмотки 2 и 3 запитываются в течение каждого периода питающего напряжения в полупериод " 2б

Π— t без сдвига фаз (в квадрантах

1 и IV создается тормозной момент) и в полупериод t — t, — со сдвигом

Ь

| фаз на 90 (в квадрантах II и Ш, создается вращающий момент). 25

Вращение в условном направлении вправо" со скоростью, соответствующей третьей ступени статической характеристики электропривода (режим

31, фиг. 2).

Реализуется подачей на управляющие входы элементов 19-22 кодовой комбинации 1101. Сигнал на выходе блока 9 повторяет сигнал на выходе элемента

23 задержки — синхронизирующий сиг35 нал, передний фронт которого сдвинут

1 О О 1 0 О

О 0 1 0 1 1

О 1 0 О 1 1

О 1 1 О 1 1

1 1 1 1

О О 0 1 1 О

08 d на время i „ а на входе 10 формируется сигнал логического нуля. Оптотиристор 7 открывается и, следовательно, закорачивает диодный мост 5 в моменты времени t, t,... и зак1 рывается в моменты времени t

Ф и т.д. (фиг. 7). Оптотиристор 8 закрыт постоянно»

Таким ббраэом, обмотки 2 и 3 в течение каждого периода питающего напряжения в промежутки времени О— обесточены, а в промежуток времени t — t эапитываются

Я со сдвигом фаз на 90, причем обмотка 2 управления подключена к питающей сети непосредственно, а обмотка

3 возбуждения — через IV фазосдвигающий конденсатор 4. Вращающий момент создается в I и ?Ч квадрантах, причем зона его существенная в I квадранте увеличивается с уменьшениЛ ем времени задержки

Режимы 24 — 27 (фиг. 2) работы отличаются от рассмотренных режимов

28-3 1 направлением вращения двигателя.

Элемент 23 задержки может быть реализован, например, в виде укоротителя импульсов на основе типовой схемы одновибратора.

Таким образом, благодаря введению в блок управления дополнительных логических элементов 3И, 2ИЛИ и элемента задержки обеспечивается расширение диапазона регулирования скорости. жима работы электропри-. вода

1246308

Нродолжение таблицы

0 0 0 0

0 1 0 0

0 0 1 0

Влево (24) Вправо 1 (29)

Вправо 2 (30)

Вправо 3 (31)

Влево i (25)

Влево 2 (2б?

1 1 1

1 1 0 1

1 1 0 0

1 i 1 0

1 0 1 1 0

Влево 3 (2 7) Формула изобретения

Устройство для управления конденсаторным асинхронным электродвигателем с обмотками управления и возбуждения, содержащее конденсатор, два диодных моста, два оптотиристора, блок управленчя с пятью входами и двумя выходами, которые подключены ,к входам соответствующих оптотиристо-Зо ров, выходы которых шунтируют одни диагонали соответствующих дисдных мостов, с-;ни выводы других диагоналей которых объединены и снабжены зажимом для подключения фазного про- 35 вода питающей сети, одни выводы обмоток возбуждения и управления

t объединены и снабжены зажимом для подключения нулевого провода питающей сети, другой вывод обмотки уп- 40 равления подключен к одному выводу конденсатора и к другому выводу дру-гой диагонали первого диодного моста, другой вывод обмотки возбуждения подключен к другому выводу конденса- 45 тор:. ; к дру, лу выводу друго; диагонали .:дорого диодного моста, равлния составлен из четырех логических элементов 2И-НЕ, одни выходы которых образуют первые четыре входа блока управления, выходы первого иче гвертого логических элементов 2И-HF. образуют первый и второй,. выходы блока управления, выходы второго и третьего логических элементов 2И-НЕ подключены к другим входам соответственно первого и четвертого логических элементов 2И-НЕ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазо" на регулирования, в блок управления введены логические элементы 2ИЛИ, ЗИ и элемент задержки, вход которого подключен к первому входу логического элемента ЗИ и образует пятый вход блока управления, предназначенный для подключения к источнику синхронизирующего сигнала, второй и третий входы логического элемента ЗИ подключены к одним входам соответственно второго и третьего логических элементов 2И-НЕ, выходы логического элемея-.а ЗИ и элемента задержки подключены к соответствующим входам логического элемента 2ИЛИ, выход которого подключен к другим входам второго и третьего логических элементоь 2И-HE. !24б308 (gnpggo) (8ne8oj

Фиг. 4

Составитель В. Рлешечкин

Техред 8.кадар Корректор E. Сирохман

Редактор Н. Бобкова

2 Тираж 631 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауптская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,, г. Ужгород, ул. Проектная, 4