Электропривод с импульсным управлением

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем уменьшения мощности потребления. С этой целью в электроприводе с импульсным управлением тиристоры 1-6 преобразователя соединены по мостовой схеме, входы которого соединены с концами статорной обмотки 8 асинхронного двигателя. Ротор 9 асинхронного двигателя выполнен фазным. Две фазы обмотки ротора объединены, выводы обмотки ротора подключены к выходу мостовой схемы 7, шунтированной в непроводящем направлении диодом 10. Управление тиристорами 1-6 осуществляется от блока 14 фазосмещения и распределения импульсов, синхронизированного с сетью. Появление сигнала "1" на входе узла блокировки 13 разрешает подачу управляющих импульсов на тиристоры 1-6, открывая соответствующие из них. По обмотке ротора протекает выпрямленный ток. Наличие короткозамкнутого витка на роторе создает вращающий асинхронный момент, ротор начинает вращаться. После выключения тиристоров наведенная в обмотке ротора ЭДС вызывает протекание тока, замыкающегося чрез диод 10. Электродвигатель работает в импульсном режиме. При частотах вращения ротора, близких к частоте вращения поля статора, ротор втягивается в синхронизм. При таком запуске мощность потребления сокращается в среднем в четыре раза, уменьшаются вибрации и шум. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYSflHK 5ц 4 Н 02 Р 1/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4318846/24-07 (22) 22, 10. 87 (46) 15.10,89. Бюл. ¹ 38 (71) Московский энергетический инс титут (72) А,О. Горнов, А. Г.Никифоров, М.Ю.Катаев и Г.И.Чуев (53) 62-83:621.316 ° 717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 782062, кл. Н 02 К 17/26, 1980 °

Авторское свидетельство СССР № 1097156, кл, Н 02 P 13/30, 1985. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ИМПУЛЬСНЫМ УПРАВЛЕНИЕММ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем уменьшения мощности потребления, С этой целью в электроприводе с импульсным управлением тиристоры

1-6 преобразователя соединены по мостовой схеме, входы которого соединены с концами статорной обмотки 8 асинхронного двигателя. Ротор 9 асинхронного двигателя выполнен фазным, Две фазы обмотки ротора объединены, „„SU„„1 15308 А1

2 выводы обмотки ротора подключены к выходу мостовой схемы 7, шунтированной в непроводящем направлении диодом 10. Управление тиристорами 1-6 осуществляется от блока 14 фазосмещения и распределения импульсов, синхронизированного с сетью. Появление сигнала "1" на входе узла блокировки

13 разрешает подачу управляющих импульсов на тиристоры 1-6, открывая соответствующие из них. По обмотке ротора протекает выпрямпенный ток.

Наличие короткозамкнутого витка на роторе создает вращающий асинхронный момент, ротор начинает вращаться. После выключения тиристоров наведенная в обмотке ротора ЭДС вызывает протекание тока, замыкающегося череЭ диод

10. Электродвигатель работает в импульсном режиме. При частотах вращения ротора, близких к-частоте вращения поля статора, ротор втягивается в синхронизм. При таком запуске мощность потребления сокращается в среднем в четыре раза, уменьшаются вибрации и шум, 3 ил.

1515308

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу переменного тока, и может быть использовано в механизмах общепромьппленного назначения, например в подъемнотранспортных.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем уменьшения мощности потребления °

На фиг. 1 представлена блок-схема электропривода с импульсным управлением; на фиг. 2 — диаграммы электрических состояний элементов устройства; на фиг. 3 — экспериментальные механические характеристики двигателя.

Электропривод с импульсным управлением (фиг. 1) содержит шесть тиристоров 1-6, включенные по мостовой схеме 7, статорную обмотку 8 двигателя, подключенную к трехфазному источнику питания сети, фазную роторную обмотку 9 двигателя, два вывода которой объединены и подключены к анодно- 25 му выходу мостовой схемы, другой вывод подключен к катодному выходу указанной схемы. Силовой диод 10 подключен к выводу мостового выпрямителя, причем анод и катод его соединены с 30 одноименными группами тиристоров. Генератор 11 управляющих импульсов соединен с входом блока 12 вьделения импульсов. Выход последнего соединен с входом узла 13 блокировки управляющих импульсов. Вход синхронизации блока 14 фазосмещения и распределения управляющих импульсов мостовой схемы соединен с выходом блока 15 синхронизации. Блок 12 вьделения им- 40 пульсов, содержит узел 16 задания чисел предварительной записи, два счетчика 17 и 18 импульсов, RS-триггер 19 и элемент 20 совпадения. Инверсный выход 21 триггера соединен с одним из входов элемента 20 совпадения, выход которого подключен к входу 22 предварительной записи счетчика 17.

Выход последнего соединен с S-входом

23 триггера 19, à его R-вход подключен к выходу счетчика 18. Прямой выход 24 триггера 19 соединен с входом узла 13 блокировки управляющих импульсов и входом 25 предварительной записи счетчика 18. Счетные входы 26

55 и 27 счетчиков 17 и 18 подключены к выходу генератора ll синхронизирующих импульсов, а информационные входы 28 и 29 — к узлу 16 задания чисел.

Электропривод с импульсным управлением работает следующим образом.

От узла 16 задания чисел предварительной записи на входы 28 и 29 задания числа счетчиков 17 и 18 постоянно подаются коды чисел соответственно 5 и 1 при работе счетчиков в режиме вычитания.

В исходном состоянии до момента (фиг. 2) на прямом выходе 34 триггера 19 имеется сигнал "0", на его инверсном выходе 21 — сигнал "1", а на выходе узла 16, соединенном с элементом совпадения 20, сигнал "0".

При этом блок 13 запрещает подачу импульсов на тиристоры мостовой схемы.7 блоком 14 фаэосмещения и распределения импульсов, тиристоры закрыты, поэтому ток через обмотки 8 статора двигателя не протекает.

Генератор 11 выдает синхронизирующие импульсы с частотой в шесть раз большей, чем частота сети (фиг. 2), Блок 12 выделения импульсов включается по сигналу "1", подаваемому с узла 16 на вход элемента 20 совпадения в момент t ° При этом на входе

22 счетчика 17 появляется сигнал "1"„ следовательно, указанный счетчик осуществляет счет импульсов, подаваемых на его вход 26 от генератора 11 синхронизирующих импульсов, до заданного по входу 28 числа.

После отсчета заданного числа импульсов в момент t на выходе счетчи1 ка 17 появляется сигнал "1", который перебрасывает триггер, т ° е, на выходе 24 триггера появляется сигнал "1", а на выходе 21 — сигнал "О" °

Одновременно сигнал "1" с выхода

24 триггера 19 подается на вход 25 счетчика 18, поэтому последний начинает счет импульсов, подаваемых на его вход 27 от генератора 11 синхронизирующих импульсов, до заданного по входу 29 числа. Счетчик 17 в этот момент отключается сигналом "0" с выхода 21 триггера 19, подаваемым на вход 22 через элемент 20 совпадения, Блок 15 синхрснизации формирует синхронизирующие импульсы при переходе через ноль линейных напряжений трехфазного источника питания, которые поступают в блок 14 фазосмещения и распределения импульсов (фиг .2).

Блок 14 формирует импульсы управления тиристоров l 6 мостового выпрямителя 7, причем заданная длительность

1515308

Электропривод с импульсным управлением, содержащий асинхронный двига- .

1-1 и- с 1+5 управляющих импульсов отсчитывается относительно синхронизнрующнх импульсов, поступающих с блока 15.

При появлении сигнала "1 на вхо- .

5 де узла блокировки последний разрешает подачу управляющих импульсов блоком 14 на тнристоры мостовой схемы

7. В соответствии с поданными импульсами управления открываются тирнсторы мостовой схемы 7. По обмоткам 8 электродвигателя начинают протекать токи. При этом от катодной группы тиристоров схемы 7 через обмотки 9 ротора к анодной группе протекает вы- 15 прямленный ток.

3а счет наличия короткозамкнутой части обмотки 9 ротора возникает асинхронный момент электродвигателя, вызывающий вращение ротора. 20

После отсчета числа импульсов в момент t на выходе счетчика 13 появляется сигнал "1", перебрасывающнй триггер 19 в первоначальное состояние, при котором на его выходе 24 по- 2э является сигнал "0", а на выходе 21 сигнал "1". При этом узел блокировки отключает подачу управляющих импульсов блоком 14. Тиристоры схемы

7 запираются, протекание тока по 30 обмотке 8 статора прекращается„

После выключения тиристоров схемы 7 наведенная в обмотке 9 ротора

ЭДС вызывает протекание в ней тока, который замыкается через диод 10.

Сигнал "1" с выхода 2! триггера

19 через элемент совпадения 20 включает счетчик 17, а сигнал "0" с выхо"да триггера 19 отключает счетчик 18.

Счетчик 17 начинает повторный счет 40 импульсов до заданного по входу 28 числа, Описанная работа блока 12 выделения импульсов повторяется до тех пор, пока с входа схемы совпадения не будет снят сигнал "1, подавае-. 45 мый от узла 16.

При последующих сигналах разрешения блоком 13 подачи импульсов блоком 14 на управляющие электроды тиристоров электродвигатель работает в импульсном режиме подключения и отключения его статорных обмоток, в результате чего разгоняется в асинх- ронном режиме.

Частота вращения поля в оСщем 55 случае определяется выражением где ы . — круговая частота питающей сети;

1 1,2,3. ° .

Одновременно при работе электро" двигателя в асинхронном режиме эа счет протекания выпрямленного тока по обмоткам 9 ротора, в роторе создается однонаправленное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора в периоды протекания токов по обмоткам 8 статора и вызывает появление синхронного момента. После разгона электродвигателя в асинхронном режиме при частотах вращения ротора, близких к частоте вращения поля, ротор втягивается в синхронизм и в дальнейшем двигатель работает в синхронном режиме. Ток в обмотках статора при этом уменьшается в 22,5 раза по отношению к асинхронному режиму, На фиг. 2 представлены диаграммы выходных сигналов элементов устройств для случаев 1 3. При этом частота вращения поля равна ы„=0,25ы,. Механическая характеристика, соответствующая данному режиму, а также естественная механическая характеристика асинхронного электродвигателя при питании его от сети и закороченных обмотках ротора представлены на фиг, 3.

Электропривод с импульсным управлением обеспечивает в пределах номинального момента синхронный режим работы электродвигателя и автоматическое регулирование возбуждения ротора, При увеличении момента нагрузки происходит увеличение тока статора электродвигателя, что приводит к увеличению выпрямленного тока, протекающего через обмотки ротора, и обеспечивает увеличение создаваемого ротором магнитного поля.

Экспериментальные исследования электропривода с импульсным управлением показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначения электропривод обеспечивает более экономичный режим работы с пониженными скоростями, при которых мощность потребления сокращается в среднем ь четыре раза. Кроме того, вибрация и шум электродвигателя уменьшаются в два раза.

Фо р мул а и з о б р е т е н н я

1515309 СЛ ю

20

18

19(11

19(Я) 15

1Ч

Фае. 2 тель, управляемый преобразователь, выполненный на тиристорах, последовательно соединенные между собой генератор синхронизируюших импульсов с ше-5 стикратной частотой по отношению к частоте сети, блок выделения импульсов, выполненный в виде делителя частоты с изменяемым дробным коэффициентом деления, узел блокировки и блок ð фазосмещения и распределения импульcos выход которого соединен с управляющим входом упомянутого преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетичес- 5. ких показателей путем уменьшения мощности потребления, тиристоры преобразователя соединены по мостовой схеме, блок фазосмещения и распределения им" пульсов снабжен входом синхронизации, gp ротор асинхронного двигателя выполнен фазным, одни выводы фазных обмоток ротора объединены в общую точку, вторые выводы двух фаз обмотки ротора объединены и подключены к анодному выходу мостовой схемы, катодный выход которой соединен с вторым выводом третьей фазы обмотки ротора, входы упомянутой мостовой схемы подключены к концам статорной обмотки асинхронного двигателя, начала которых снабжены выводами для подключения к сети, и введены блок синхронизации с входом для подключения к сети и выходом, соединенным с синхронизирующим входом блока фазосмещения и распределения импульсов, и диод, шунтирующий выход мостовой схемы тиристоров в непроводящем направлении, 1515308

О, 0

uz а дю ав <и д м ае е zn zz E4i

Фиг. 3

Составитель A. Головченко

Редактор Л,Веселовская Техред А.Кравчук КорректорО.Кравцова

Заказ 6290/53 Тирам 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент" ° г. Ужгород, ул. Гагарина, 101