Частотно-регулируемый электропривод

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 P 5/412

°

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4308354/07 (22) 10.08.87 (46) 07.04.91. Бюл. f4 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования (72) В.С.Барков, М.Н.Кураев, Е.M.Ïåâýíåð и

Е.Г.Подобедов (53) 62-83:621.316.718.5 (088.8) (56) Петров И.И. и др. Электропривод и автоматизация управления строительными башенными кранами. — M.: Машиностроение, 1979. с,189-201.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1111244, кл. Н 02 P 7/42, 1984. (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Иэобретение относится к электротехни„„!Ж„„1640804 А1 ке и может быть использовано в электроприводах башенных кранов. Цель изобретения- повышение надежности тормозных режимов. Для этого в частотно-регулируемый электропривод введены батарея конденсаторов 6, подключенная через группы 7 и 9 коммутирующих элементов к сети и к статорной обмотки синхронного двигателя

1. В электропривод введены узел 10 коррекции и узел частоты вращения, составленный из выпрямителя 12. ВС-фильтра 13 и реле контроля частоты вращения с катушкой 11.

В результате при переходе с большой частоты вращения на малую исключаются большие ударные моменты, так как конденсаторы в этом режиме используются как добавочные сопротивления в цепи статора и повышается стабильность включения Я м реле скорости в результате наличия узла 10 коррекции. 1 з,п.ф-лы, 3 ил.

1640804

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах башенных кранов (поворот стрелы, передвижение крана и грузовой тележки).

Целью изобретения является повышение надежности тормозных режимов, На фиг..1 представлена принципиаль. ная электрическая схема частотно-регулируемого электропривода; на фиг. 2 — схема управляющей цепи коммутирующих элементов и командоаппарата: на фиг. 3 — схема блока коррекции по отклонению напряжения на входе.

Частотно-регулируемый электропривод содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, преобразователь частоты 2 с непосредственной связью, который составлен из трех групп 2.1-2.3 тиристорных мостов. Одноименные выводы указанных групп трехфазных мостов объединены между собой и снабжены зажимами для подключения к сети. Электропривод снабжен последовательно соединенными между собой задающим генератором 3 и узлом 4 управления, выход которого подключен к входам формирователей 5.1-5.3 управляющих импульсов, число которых равно числу групп тиристорных трехфазных мостов. Выход каждого из формирователей 5.1-5,3 управляющих импульсов подключен к управляющему входу одного из трехфазных тиристорных мостов 2.1-2.3, В электропривод введены батарея конденсаторов 6 и три группы 7-9 коммутирующих элементов, первая группа 7 коммутирующих элементов служит для подключения одних выводов батареи конденсаторов 6 к сети, вторые выводы которой через третью группу 9 коммутирующих элементов, выполненную реверсивной (т.е, содержит два комплекта коммутирующих элементов), подключены к выводам обмотки статора асинхронногодвигателя 1. Электропривод снабжен также узлом коррекции 10 и узлом частоты вращения, составленным из реле контроля частоты вращения с катушкой 11 и размыкающим контактом для включения в цепь питания катушек третьей реверсивной группы 9 коммутирующих элементов, трехфазного мостового выпрямителя 12 и фильтра 13. Многофазный вход узла коррекции 10 подключен к объединенным фаэным выводам переменного тока упомянутых мостов 2.1-2,3, один выходной вывод узла коррекции соединен с катодным выводом трехфазного мостового выпрямителя

12. а дщгой выходной вывод узла коррекции 10- к одному из входных выводов фильтра 13. другой входной вывод которого

55 подключен к анодному выводу постоянного тока трехфазного мостового выпрямителя

12. Выводы переменного тока выпрямителя

12 подключены через вторую группу 8 коммутирующих элементов к выводам трехфазной обмотки ротора асинхронного двигателя.

Обмотка статора асинхронного двигателя через две соединенные последовательно группы 14 и 15 коммутирующих элементов подключается к сети, а через другие две соединенные группы 16 и 17 коммутирующих элементов — к соответствующим выводам преобразователя 2 частоты. при этом группы 14 и 16 коммутирующих элементов пофазно соединены.

Обмотка ротора асинхронного двигателя 1 замкнута на блок 18 резисторов, каждые ступени которых шунтированы замыкающими контактами 19. Электропривод содержит также командоаппарат 20, задатчик 21 интенсивности и п пороговых схем 22. входы которых подключены к выходу задатчика 21 интенсивности, входом подключенного к выходу командоаппарата 20.

Управляющая цепь (фиг. 2) содержит катушку 23 управления группы 14 коммутирующих элементов, соединенную последовательно с размыкающими контактом группы 16 коммутирующих элементов и кулачком 20,1 командоаппарата, катушку 24 управления группы 16 коммутирующих элементов, соединенную последовательно с. размыкающим контактом первой группы 7 коммутирующих элементов, с параллельно соединенными замыкающим контактом 25 реле 11 контроля частоты вращения, замыкающим контактом группы 16 коммутирующих элементов, последовательно соединенными замыкающими контактами группы 17 коммутирующих элементов и третьей группы 9 коммутирующих элементов, замыкающими контактами группы 15 коммутирующих элементов и третьей группы 9 коммутирующих элементов, с кулачком

20.2 командоаппарата.

Катушка 26 управления группы 15 коммутирующих элементов соединена последовательно с размыкающим контактом группы

17 коммутирующих элементов и кулачком

20.3 командоаппарата. Катушка 27 управления группы 17 коммутирующих элементов соединена последовательно с размыкающим контактом группы 15 коммутирующих элементов и кулачком 20,4, Катушка 28 управления первой группы 7 коммутирующих элементов соединена последовательно с размыкающим контактом группы 14 коммутирующих элементов и размыкающим контактом 29 реле 11 контроля частоты

1640804

30

40 вращения, с параллельно соединенными кулачком 20.5 командоаппарата, замыкающим контактом группы 15 коммутирующих элементов и контактом 9,1 третьей группы 9 коммутирующих элементов, замыкающим контактом группы 17 коммутирующих элементов и контактом 9.2 третьей группы 9 коммутирующих элементов. Катушка 30.1 управления третьей группы 9 коммутирующих элементов соединена последовательно с раэмыкающим контактом 31 реле 11 контроля частоты вращения, размыкающим контактом 9.2 третьей группы 9 коммутирующих элементов и. параллельно соединенными замыкающим контактом группы 15 коммутирующих элементов и контактом 9.1 третьей группы 9 коммутирующих элементов, Катушка 30.2 управления третьей группы 9 коммутирующих элементов соединена последовательно с размыкающим контактом 31 реле 11 контроля. частоты вращения, размыкающим контактом 9.1 третьей группы 9 коммутирующих элементов и параллельно соединенными замыкающим контактом группы 17 коммутирующих элементов и контактом 9.2 третьей группы 9 коммутирующих элементов. Катушка 32 управления второй группы 8 коммутирующих элементов соединена . последовательно с замыкающим контактом первой группы 7 коммутирующих элементов.

Блок коррекции (фиг. 3) составлен из согласующего трансформатора ЗЗ с первичной обмоткой и двумя вторичными обмотками, двух последовательно соединенных между собой трехфазных мостовых выпрямителя 34 и 35, стабилизатора напряжения

36 и двух конденсаторов.37 и 38, каждый из которых включен между анодным и катодным выводами соответствующего трехфаз. ного мостового выпрямителя, выводы переменного тока каждого из указанных мостовых выпрямителей подключены к одной из вторичных обмоток согласующего трансформатора, выводы первичной обмотки которого образуют многофазный вход узла 10 коррекции, выходы которого образованы катодным выводом мостового выпрямителя

35 и одним выводом стабилизатора 36 напряжения, другой вывод которого соединен с катодным выводом трехфазного мостового выпрямителя 34, Частотно-регулируемый зле ктропривод работает следующим образом.

Асинхронный двигатель 1 подключается коммутирующими элементами группы14 кнапряжению питающей сети частотой 50 Гц на входе преобразователя 2 или коммутирующими элементами группы 16 к напряжению пониженной частоты 5 (7 и 10) Гц на выходе преобразователя 2 частоты. Переменное напряжение пониженной частоты формируется на выходе преобразователя 2 частоты путем переключения катодных и анодных групп тиристоров в упомянутых мостах. Значение частоты напряжения на выходе преобразователя 2 частоты устанавливается задающим генератором 3.

В узле 4 управления производится распределение импульсов задающего генератора, которые посредством формирователей 5.15.3 подаются на управляющие входы тиристоров преобразователя 2 частоты.

Направляющие вращения двигателя изменяется при подключении его к питающей сети коммутирующими элементами 15 и 17 реверсивных групп.

Плавный разгон и торможение, двигателя 1 обеспечивается путем переключения ступеней резисторов 18 в роторе двигателя

1 коммутирующими элементами группы 19, Выдержки времени между включениями коммутирующих элементов группы 19 определяются темпом нарастания (спадания) напряжений на выходе задатчика 21 интенсивности и настройкой срабатывания пороговых схем 22. Задатчик 21 интенсивности управляется командоаппаратом 20., На нулевой позиции командоаппарата

20 подано напряжение на катушку 28 управления первой группы 7 коммутирующих элементов, которая подключает батарею конденсаторов 6 к трехфазной сети переменного тока, и замыкающим контактом первой группы 7 коммутирующих элементов подается напряжение на катушку 32 упоавления второй группы 8 коммутирующих элементов, которая подключает фазы ротора электродвигателя 1 к трехфазному мостовому выпрямителю 12. Электропривод находится в заторможенном состоянии.

На первой позиции командоаппарата

20 подается напряжение на катушку 26 (27) управления в зависимости от направления движения рукоятки командоаппарата 20. при этом через замыкающий контакт группы

15 (17) коммутирующих элементов подается напряжение на катушку 30.1 (30.2) управления третьей группы 9 коммутирующих элементов, через которую батарея конденсаторов 6 подключается к статору электродвигателя 1. Включается реле контроля частоты вращения с катушкой 11, замыкающий контакт 25 которого подает напряжение на катушку 24 управления группы t6 коммутирующих элементов. а размыкающие контакты 29 и 31 отключают катушки 28 и 30.1 (30.2) управления. Электродвигатель 1 при этом подключается к вы1640804

35

50

55 ходу преобразователя 2 напряжением частотой 10 Гц, Батарея конденсаторов 6 отключена от сети первой группой 7 коммутирующих элементов. Разгон электродвигателя 1 до характеристики 10 Гц происходит с последовательным выводом ступеней блока 18 резисторов с темпом, определяемым задатчиком 21 интенсивности.

На второй, третьей и четвертой позициях командоаппарата 20 отключается катушка, 24 управления группы 16 коммутирующих элементов и подается напряжение через кулачок 20.1 командоаппарата на катушку 23 управления группы 14 коммутирующих элементов, которая переключает электродвигатель 1 на сеть с номинальным напряжением и частотой. При этом разгон электродвигателя 1 происходит с последовательным выводом ступеней блока

18 резисторов с темпом, определяемым задатчиком 21 интенсивности.

В режиме контролируемого свободного выбега, который имеет место при переводе рукоятки командоаппарата 20 из 4-ro положения в 1-е того же направления или нулевое, напряжение частотой 50 Гц подводится к статору двигателя 1 через первую группу

7 коммутирующих элементов, третью rpynny

9 коммутирующих элементов и батарею конденсаторов 6. Последние используются в этом режиме в качестве добавочных сопротивлений в цепи статора двигателя 1. что позволяет минимизировать мощность потерь в измерительной цепи и получить механическую характеристику двигателя с малым моментом (близким к нулю). Величина емкости конденсаторов 6 определяется типом выбранного реле 11 контроля частоты вращения и, соответственно, величиной необходимой ЭДС ротора асинхронного двигателя 1, при которой включается реле 11.

RC-фильтр 13, включенный на выходе выпрямительного моста 12, и последовательность включения первой 7 и второй 8 групп коммутирующих элементов препятствуют быстрому нарастанию напряжения на катушке реле 11 контроля частоты вращения во время переходного процесса установления тока через конденсаторы 6, Для устранения нестабильности срабатывания реле

11 при изменении напряжения частотой 50

Гц на входе преобразователя 2 введен узел

10 коррекции. В зависимости от значения переменного напряжения частотой 50 Гц формируются амплитуда и полярность постоянного напряжения на выходе узла 10 коррекции и при этом корректируется напряжение на выходе выпрямительного моста 12. Уставка пониженной скорости электропривода, при которой срабатывает реле 11, задается регулируемым резистором в RC-фильтре 13.

При установке командоаппарата 20 в нулевое положение коммутирующие элементы групп 14 и 16 отключаются, торможение электропривода производится за счет контролируемого свободного выбега, При снижении скорости двигателя до значений

0,1-0,2пно, включается реле 11 контроля частоты вращения и разрешается наложение электромагнитного тормоза. Реверсивные коммутирующие элементы группы 9 обеспечивают заданное силовым реверсором(коммутирующие элементы 15 и 17) направление вращения двигателя 1 до срабатывания реле 11 контролячастоты вращения. Это обеспечивается включением в цепи управляющих органов 30.1 и 30.2 параллельно соединенных замыкающих контактов реверсивных коммутирующих элементов групп 15 и 9 (15 и 9.1, 17 и 9.2), соответствующих одному направлению вращения двигателя (фиг. 2). При переводе командоаппарата 20 в первое положение, соответствующее ранее заданному направлению вращения двигателя 1, управляющий орган 24 не включается, поскольку использовано последовательное соединение замыкающих контактов разноименных реверсов (17 и 9,1, 15 и 9.2) в коммутирующих элементах групп 15 и 5. Электропривод работает при этом в режиме свободного вы-. бега с контролем частоты вращения, поскольку включается управляющий орган 28 коммутирующих элементов первой группы (использовано последовательное включение замыкающих контактов одноименных реверсоров (15 и 9.1, 17 и 9.2). При переводе командоаппарата 20 в первое положение, соответствующее противоположному направлению вращения двигателя 1, управляющий орган 24 включается (последовательно включены замыкающие контакты разноименных реверсоров 15 и

9,2, 17 и 9.1), двигатель 1 подключается к выходу преобразователя 2 и тормозится в генераторном режиме с последующим реверсом на пониженную частоту вращения.

Контроль частоты вращения двигателя 1 в этом режиме не производится.

Использование описанных режимов работы может быть рекомендовано для электроприводов механизмам горизонтального перемещения кранов (например, для механизма поворота), где для осуществления торможения используется режим свободного выбега (устранвние раскачивания груза).

Применение конденсаторной батареи 6 в цепи статора двигателя 1 при торможении в

1640804

5

35

45 режиме контролируемого свободного выбега с использованием узла контроля частоты вращения повышает надежность тормозных режимов. исключаются большие ударные моменты двигателя при переходе с большой частоты вращения на малую, исключается возможность наложения электромагнитного тормоза на большой частоте вращения, применение в узле контроля частоты вращения схемы коррекции позволяет повысить стабильность включения реле

18 при отклонениях напряжения питающей сети.

Формула изобретения

1. Частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель переменного тока, преобразователь часто-ты с непосредственной связью, составленный иэ трех rpynn тиристорных трехфазных мостов. одноименные фазные выводы переменного тока которых объединены между собой и снабжены зажимами для подключения к сети, последовательно соединенные задающий генератор фиксированной частоты и узел управления, формирователи управляющих импульсов, число которых равно числу rpynn тиристорных трехфазных мостов, входы которых соединены с выходами узла управления, а выход каждого формирователя управляющих импульсов подключен к управляющим входам тиристоров одной из групп упомянутых мостов, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью повышения надежности тормозных режимов, ротор асинхронного двигателя выполнен фазным и введены батарея конденсаторов и три группы коммутирующих элементов, первая из которых служит для подключения одних выводов конденсаторной батареи к сети, а третья группа коммутирующих элементов выполнена реверсивной; узел коррекции, узел частоты вращения, составленный из реле контроля частоты вращения с размыкающим контактом, служащим для включения последовательно в цепь питания катушек третьей реверсивной группы коммутирующих элементов, трехфазного мостового выпрямителя и фильтра, многофазный вход узла коррекции подключен к объединенным фаэным выводам переменного тока упомянутых мостов, один выходной вывод узла коррекции соединен с выводом постоянного тока трехфазного мостового выпрямителя. а другой выходной вывод узла коррекции — с одним из входных выводов фильтра, другой входной вывод которого подключен к второму выводу постоянного тока трехфазного мостового выпрямителя, фаэные выводы переменного тока которого соединены с одноименными фазными выводами обмотки ротора асинхронного двигателя через вторую группу коммутирующих элементов, катушка реле подключена к выходу фильтра, а вторые выводы упомянутой батареи конденсаторов через третью реверсивную группу коммутирующих элементов соединены с фазными выводами обмотки статора асинхронного двигателя.

2. Электропривод по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что. узел коррекции составлен из согласующего трансформатора с первичной обмоткой и двумя вторичными обмотками, двух последовательно соединенных между собой трехфазных мостовых выпрямителя, стабилизатора напряжения и двух конденсаторов, каждый из которых включен между анодным и катодным выводами соответствующего трехфазного мостового выпрямителя, выводы переменного тока каждого из укаэанных мостовых выпрямителей подключены к одной из вторичных обмоток согласующего трансформатора. выводы первичной обмотки которого образуют многофазный вход узла коррекции, выходы которого образованы катодным выводом одного из указанных мостовых выпрямителей и одним выводом стабилизатора напряжения, другой вывод которого соединен с катодным выводом другого трехфазного мостового выпрямителя узла коррекции, 1640804

Составитель А.Головченко

Редактор Н.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай

Заказ 1021 Тираж 359 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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