Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем электропитания асинхронных двигателей от автономных. Цель - повышение надежности и снижение потерь. Это достигается тем, что в электропривод переменного тока введены цепи автоматического определения и набора запаса реактивной энергии батарей емкостей 5 перед подключением к инвертору 2 двигателя 1 и изменением алгоритма управления процессом пуска. При этом цепь пуска содержит последовательно соединенные понижающий трансформатор 10, коммутационный элемент 26 и датчик 10 тока с блоком 11 выделения амплитуды. Двигатель сначала подключают к инвертору через эту цепь, выделяют сигнал, пропорциональный пусковому току, и в соответствии с его величиной подключают необходимое количество секций пусковых конденсаторов 5 после чего цепочку размыкают, а двигатель 1 подключают к инвертору 2 непосредственно. После разгона двигателя пусковые конденсаторы отключают. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) щ)5 Н 02 P 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

: К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 7

1 (2)) 4608311/24-07 (22) 23.)1.88 (46) 07.11.90. Бкп. № 41 (71) Саратовский политехнический институт (72) В.А. Серветник, И, И. Артюхов, 10.Б.Томашевский, Г.А.Витмаер и А. Г. Бал акл еец (53) 62=83: 621. 3) 3. 333: 072.9 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1246322 „ кл. Н 02 P 7/42, 1986. ,Авторское свидетельство СССР № )410261, кл. Н 02 P 7/42, 1988.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1444928, кл. Н 02 7/42, 1987. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем электропитания асинхронных двигателей от автономных, Цель — повышение надежности и сниже2 ние потерь. Это достигается тем, что в электропривод переменного тока введены цепи автоматического определения и набора запаса реактивной энергии батарей емкостей 5 перед подключением к инвертору 2 двигателя 1 и изменени-. ем алгоритма управления процессом пуска. При этом цепь пуска содержит последовательно соединенные понижаюший трансформатор 10, коммутационный элемент 26 и датчик 10 тока с блоком

11 выделения амплитуды. Двигатель сначала подключают к инвертору через эту цепь, выделяют сигнал, пропорциональный пусковому .току, и в соответствии с его величиной подключают необходимое количество секций пусковых конденсаторов 5, после чего цепочку размыкают, а двигатель 1 подключают к инвертору 2 непосредственно. После разгона, двигателя пусковые конденсаторы отключают, 2 ил.

1605306

Изобретение относится к области частотного электроприво,ца и может быть использовано при построении систем электропитачия асинхронных двигателей от индивидуальных автономных инверторов тока.

Цель изобретения — повышение на дежности и снижение потерь.

На фиг.1 представлена схема электропривода переменного тока; на фиг.2вариант выполнения блока управления.

Злектропривод . содержит асинхронный двигатель 1, автономный инвертор

2 тока с вентильно-реакторным компен- 15 сзтором 3, основной 4 и N секциями .1 — 5.N пусковой батареями коммутирую их конденсаторов, первый датчик

6 тока и первый блок 7 выделения амплитуды,, коммутационные элементы 8. 1- „0

8Л, двухобмоточный трансформатор 9, второй датчик 10 тока и второй блок

11 выделения амплитуды, а также блок

12 управления, включающий первый и второй KoMHapaTQpbl 13 и 14, (фиг,2) сумматор 15, источник 16 опорного на-. пряжения, генератор 17 управляющих импульсов, логический элемент 2И-1Е13, элемент 19 задержки, реверсивный регистр 20 сдвига„ первый контактор с катушкой 21, с силовой группой контактов 22 (фиг.1),замыкающим 23 и размыкающими 24 блок-. контактами, второй контактор с катушкой 25, силовой группой контактов 26 (фиг.1), замыкающим 27, размыкающим 28 и замыкающим с задержкой на срабатывание 29 блок-контактами, первое промежуточное реле с катушкой 30, замыкающими 31, 32 и размыкающими 33 контактами, второе промежуточное реле с катушкой 34 и размыкающим контактом 35, а также кнопки управления "Пуск" 36 и Стоп"

37, при этом основная батарея коммутирующих конденсаторов 4 подключена к выходу инвертора 2 непосредственно, двигатель 1 — через силовую группу контактов. 22 первого силового контактора, вентильно-реакторный компенсатоо 3 — через датчик 6 тока а каждая

50 секция пусковых конденсаторов 5,1

5 Л через соответствующий коммутационныйй элемент 8, 1 — 8. N, выход д атчика 6 тока соединен через блок 7 выд еления амплитуды с первым информа55 ционным входом блока 12 управления, обмотка высокого напряжения трансформатора 9 подключена к выходу инвертора 2, обмотка низкого напряжения через силовую группу контактов 26 второго контактора и второй датчик )О тока подключена к обмотке двигателя

1, выход второго датчика 10 тока через. второй блок 11 выделения амплитуды подключен к второму информационному входу блока 12 управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутационных элементов 8.18,N. Первый информационный вход блока

12 управления соединен с инверсным входом первого 13 и прямым входом второго компаратора 14, второй информационный вход блока 12 управления соединен с прямым входом первого компаратора 13 и одним из входов сумматора 15, второй вход которого подключен к источнику 16 опорного напряже-.. ния, а выход соединен с инверсным входом второго компаратора 14, выход последнего соединен с вторым управляющим 8„ входом регистра 20 сдвига, первым входом элемента 2И-НЕ 18 через элемент 19 задержки с вторым входом элемента 2И-11Г 18, выход которого соединен с вторым записывающим входом D регистра 20, вход синхронизации С которого подключен к генератору 17 управляющих импульсов, первый записывающий D и первый управляющий

80 входы - к выходу первого компара"ор а 1 3, а выходы О < — Q 1„я впя ют ся выходами блока 12 управления, Одни из выводов катушек первого 21 и второго

25 контакторов и второго промежуточного реле 30 объединены и подключены к отрицательной шине источника питания, другой вывод катушки 25 первого контактора через размыкающий блокконтакт 28 второго контактора и параллельно включенные размыкающий блок-контакт 32 первого промежуточного реле 30 и замыкающий блок-кбнтакт

23 первого контактора 21 подключен к оцному выводу кнопки 37 управления Стоп." и через параллельно включенные . замыкающий контакт 31 первого промежуточного реле 30 и замыкающий блокконтакт с задержкой на срабатывание

29 второго контактора 25 к одному выводу размыкающего контакта 35 второ- го промежуточного реле 34, другой вывод которого соединен с другим выво-. дом к атушки 30 перво го промежуточного реле, второй вывод кнопки 37 управления "Стоп" подключен к положительному выводу источника питания и через параллельно включенные кнопку 36 уп05306 б

5 16 равления "Пуск" и замыкающий блокконтакт 27 второго контактора к одному выводу размыкающего блок"контакта 24 первого контактора, второй вывод которого через размыкающий контакт 33 первого промежуточного реле соединен с другим выводом катушки второго контактора, катушка второго промежуточного реле 34 включена между выходом первого компаратора 13 и отрицательной шиной источника питания.

Электропривод работает следующим образ ом.

Величина основной батареи коммутирующих конденсаторов 4 рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить работоспособность инвертора 2 в режиме наибольшей загрузки асинхронного двигателя 1. Для обеспечения пуска двигателя 1 дополнительно к основной батарее 4 подключается необходимое количество секций пусковой батареи коммутирующих конденсаторов 5.1..., 5.N, I

Пуск двигателя от автономного ин-. вертора тока осуществляется следующим образом.

При нажатии на кнопку 36 управления Пуск питание подается на катушку 25 второго контактора, последний срабатывает, блок-контактом 27 встает на самоблокировку, блок-контактом 28 запрещает включение второго контактора, блок-контактом 29 подготавливает цепь питания катушки промежуточного реле 30, а силовой группой контактов

26 подключает асинхронный двигатель

1. к выходу инвертора 2 через понижающий трансформатор 9. Через датчик 1О тока начинает протекать ток, кратный пусковому току двигателя 1. Сигнал, пропорциональный пусковому току, снимается с 10 датчика, блоком 11 выделяется его амплитуда и подается на прямой вход первого компаратора 13, на инверсный вход комларатора 13 поступает сигнал, пропорциональный току вентильно-реакторного компенсирующего блока 3, выделяемый на цепочке датчик тока 6 — блок 7 выделения амплитуды. Вследствие того, что сигнал на прямом входе компаратора 13 пропорционален пусковому току двигателя, он несет информацию о том, какой запас реактивной энергии необходим для успешного запуска двигателя 1 без нарушения коммутационной устойчивости

55 инвертора 2. То есть, он является опорным сигналом, Информацию о реальном запасе реактивной энергии емкостного характера несет сигнал, снимаемый с датчика 6 тока компенсатора 3.

Если реактивной энергии коммутирующих конденсаторов недостаточно для успешного запуска двигателя 1, т.е. сигнал на прямом входе компаратора 13 превьппает уровень напряжения на инверсном входе, на выходе компаратора

13 будет присутствовать уровень логической единицы, который подается на первый записывающий Dg и первый управляющий Б входы реверсивного регистра 20 сдвига. По приходе на его вход синхронизации С импульса управления с генератора 1? происходит запись логической единицы в мпадший разряд регистра 20 и сдвиг выходной последовательности влево. Это означает, что на управляющем входе соответствующего коммутационного элемента 8 появится уровень логической единицы и последний подключит секцию 5 пусковой конденсаторной батареи к выходу инвертора 2. Емкостная энергия в выходном звене инвертора 2 увеличится, что приведет к возрастанию тока компенсатора 3 и соответственно к увеличению уровня сигнала на инверсном входе компаратора 13, Если запас реактивной энергии все же недостаточен и сигнал на прямом входе превьппает сигнал на инверсном входе компаратора 13 то приход сгедующего импульса управления с генератора 17 приведет к очередному подключению секции 5 к выходу инвертора 2. Подключение секций будет происходить до тех пор, пока сигнал, пропорциональный тЬку компенсатора 3, не превысит сигнал, пропорциональный пусковому току двигателя 1. Это означает, что запас реактивной энергии достаточен для пуска двигателя, на выходе компаратора !3 будет присутствовать уровень логического нуля, ко-: торый, поступая на входы So П и регистра 20, явит ся з апрещающей информацией на заполнение регистра 20. Отметим, что период следования импульсов управления генератора 17 должен быть не меньше времени протекания переходного процесса подключения очередной секции батареи 5 к выходу инвертора 2, После подключения необходимого количества секций батареи 5 и появлении на выходе компаратора 13 уровня логи-.

1605306 ческого нуля, катушка реле 34 окажется обесточенной, контакт 35 последнего замкнется и подаст питание на катушку реле 30. Последнее срабатывает, контактом 31 встает на самоблокировку, контактом 33 разрывает цепь питания катушки контактора 25, а контактном 32 подготавливает цепь питания катушки контактора 21. После отключе-. ния контактора 25, блок-контакт 28 последнего замыкается и подает питание на катушку контактора 21, который, срабатывая, блок-контактом 23 встает на самоблокировку, блок-контактом 24 запрещает включение контактора 25, а силовой группой контактов

22 подключает двигатель 1 к выходу инвертора 2, Начинается процесс разгона двигателя, При этом основная часть емкост-.. ной энергии основной 4 и пусковой 5 батареи коммутирующих конденсаторов будет расходоваться на компенсацию реактивной энергии индуктивного ха- 25 рактера двигателя 1. Компенсатором 3 будет потребляться незначительный ток, поэтому сигнал на прямом входе компаратора 14 не будет превышать сигнала на инверсном входе, снимаемо- 30

ro с выхода сумматора 15, и равного по величине в данном случае напряжению источника 16 ° Присутствующий в таком состоянии уровень логического нуля на выходе компаратора 14, посту- 35 пая на входы регистра 20, не будет изменять состояние выходных выводов последнего.

Но иере разгона двигателя 1 ток, . 40 им потребляемый, будет уменьшаться, и высвобождаемая реактивная энергия коммутирующих конденсаторов будет потребляться компенсатором 3, Когда сигнал с выхода блока 7 превысит уровень 45 напряжения источника 16 „на выходе компаратора 14 появится уровень логической единицы, который подается на второй управляющий вход S è, инвертируясь, на второй записывающий вход

D1 регистра 20 сдвига, По приходе на вход синхронизации С импульса управ- ления с генератора 17 реализуется процедура записи логического нуля в старший разряд регистра 20 и сдвиг выходной последовательности вправо.

Очередная секция 5 пусковой батареи, отключается, Подобная процедура будет повторяться до полного разгона двигателя 1 и отключения- всех секций пусковых конденсаторов 5.

Величина напряжения источника 16 должна быть несколько выше разности сигналов на выходе блока 7 до и после отключения одной секции батареи 5.

Тем самым исключается ложное срабатывание коммутационных элементов 8.

Сумматор 15 предназначен для того, чтобы при наборе системой реактивной энергии в предпусковом режиме канал блока 12 управления на отключение секций 5 оказался изолированным от работы. Элемент 19 задержки введен дпя исключения режима ложного отключения секций 5 в период отключения контактора 25, подключения контактора 21 и установки нового баланса реактивной энергии. Контакт 29 контактора 25 выполнен с задержкой на срабатывание для того, чтобы он замкнулся только после срабатывания реле 33 и разрывания. цепи питания катушки 30 промежуточного реле.

Таким образом, предлагаемое техническое решение выгодно отличается известного устройства, возможностью автоматического ог,ределеныя и набора необходимого запаса реактивной энергии коммутирующих конденсаторов перед подключением к инвертору двигателя и последующим ступенчатым отключением секций по мере разгона двигателя и высвобождении реактивной энергии емкостного характера. Это повышает надежность злектропривода и снижает потери мощности.

Формула иэ обр ет ения

Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, который через группу контактов силового контактора поДключен к выходу инвертора тока, к которому подсоединены вентильно-реакторный компенсатор, основной конденсатор и через коммутирующие элементы — М секций пусковых батарей конденсаторов, первый, цатчик тока в цепи компенсатора через .:блок выделения амплитуды тока подклю1 чен к первому информационному входу блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих коммутирующих элементов, блок. управления составлен из первого и второго компараторов, сумматора, источника опорного напряжения, гене1605 30б ратора импульсов, логического элемента 2И-НЕ, элемента задержки, реверсивного регистра сдвига, первого контактора с .замыкающим и размыкающим блок-контактами, кнопок управления

"Пуск" и "Стоп", первого промежуточного реле с двумя замыкающими контактами, при этом инверсный вход первого компаратора соединен с прямым входом второго компаратора и является первым информационным входом блока управления, инверсный вход второго компара-. тора соединен с выходом сумматора, один из входов которого подключен к источнику опорного напряжения, а второй соединен с прямым входом первого компаратора, выход которого соединен с первым управляющим входом регистра сдвига, второй управляющий вход кото-2р рого соединен с выходом второго компаратора, первым входом логического элемента 2И-НЕ и через элемент задержки — с вторым входом логического элемента 2И-НЕ, вход синхронизации 25 упомянутого регистра подключен к генератору импульсов, а выходы являются выходами блока управления, один из выводов катушек первого контактора и первого промежуточного реле под- 30 ключены к отрицательному выводу источника питания, кнопка управления

"Пуск" включена между положительным выводом источника питания и одним выводом размыкающего блок-контакта пер35 вого контактора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности и снижения .потерь, он снабжен вторым датчиком тока и вторым блоком выделения амплитуды тока, 40 двухобмоточным трансформатором, в блок управления введен второй контактор с силовой группой контактов, замыкающим, размыкаюшим и замыкающим с задержкой на срабатывание блок-кон- 45 тактами, второе промежуточное реле с размыкающим контактом, первое промежуточное реле снабжено размыкающим контактом, при этом обмотка высокого напряжения двухобмоточного трансформатора подключена к выходу инвертора тока, обмотка низкого напряжения указанного трансформатора через силовую группу контактов второго контактора и второй датчик тока подключена к стартовой обмотке электродвигателя, выход второго датчика тока через второй блок выделения амплитуды подключен к второму информационному входу блока управления, образованному прямым входом первого компаратора, выход которого подключен к первому входу записи реверсивного регистра сдвига, второй записывающий вход которого подключен к выходу логического элемента 2И-НЕ, один из выводов катушки второго контактора соединен с отрицательным выводом источника питания, другой вывод катушки первого контактора через размыкающий блок-контакт второго контактора и параллельно включенные второй замыкающий контакт первого промежуточного реле и замыкающий блок-контакт первого контактора подключен к одному выводу кнопки управления "Стоп" и через параллельно включенные первый замыкающий контакт первого промежуточного реле и замыкающий блок-контакт с задержкой на срабатывание второго контактора— к одному выводу размыкающего контакта второго промежуточного реле, другой вывод которого соединен с другим выводом катушки первого промежуточного реле, второй вывод кнопки управления Стоп" подключен к положительному выводу источника питания и через saмыкающий блок-контакт второго контактора — к одному выводу размыкающего блок-контакта первого конFGKTopB второй вывод которого через размыкаю-.

7 щий блок-контакт первого промежуточного реле соединен с вторым выводом катушки второго контактора, катушка второго промежуточного .реле включена между отрицательным выводом источника питания и выХодом первого компаратора.

1605306

Составит ель В. Тар а со в

Редактор В. Бугренкова Техред H.,Пидык Корректор А.Осауленко

3 аказ 3457 Тираж 457 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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