Способ параметрического управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем с вентиляторной нагрузкой и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания регулируемых асинхронных электроприводов с вентиляторной нагрузкой. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и повышение надежности за счет ограничения максимально допустимой по нагреву электродвигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования. Способ управления электродвигателем состоит в периодическом подключении и отключении двигателя от сети, при этом после отключения двигателя сравнивают ЭДС, наведенную в статоре затухающим полем ротора , с заданным значением, фиксируют число периодов питающего напряжения в интервале отключенного состояния, и после снижения ЭДС до заданного значения подключают двигатель к сети на рассчитанное число периодов питающего напряжения, причем подключение осуществляют в два этапа: сначала подключают две обмотки статора в момент максимума линейного напряжения между ними, а через четверть периода питающего напряжения подключают третью обмотку. Устройство для реализации способа содержит тиристорный коммутатор 3, два RS- триггера 6,7, блок 10 управления, элемент 11 задержки, микрокоммутатор 12, измеритель ЭДС 13 с пороговым элементом и два формирователя 14, 15 импульсов. Требуемое значение времени подключения двигателя к сети рассчитывается блоком 10 управления на основе сигналов с измерителя ЭДС 13, элемента 11 задержки, что позволяет обеспечить нормальное тепловое состояние двигателя при повышенных скольжениях. 2 с,п. ф-лы, 1 ил. CSA -рзгац Wra в сл о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s Н 02 P 5/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С8А (21) 4680076/07 (22) 01,02.89 (46) 07,12.91. Бюл. ¹ 45 (71) Нижегородский политехнический институт (72) А.И,Зайцев, С.В.Железняков и А.С.Плехов (53) 621.513,43(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1072227, кл. Н 02 P 5/402, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1192094, кл, Н 02 Р 5/40, 1984, (54) СПОСОБ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ КОРОТКОЗАМКНУТЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С

ВЕНТИЛЯТОРНОЙ НАГРУЗКОЙ И УСТ-.

РОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания регулируемых асинхронных электроприводов с вентиляторной нагрузкой, Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и повышение надежности за счет ограничения максимально допустимой по нагреву электродвигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования.

Способ управления электродвигателем со„„5Q „„169725О А1 стоит в периодическом подключении и отключении двигателя от сети, при этом после отключения двигателя сравнивают ЭДС, наведенную в статоре затухающим полем ротора, с заданным значением, фиксируют число периодов питающего напряжения в интервале отключенного состояния, и после снижения ЭДС до заданного значения подключают двигатель к сети на рассчитанное число периодов питающего напряжения, причем подключение осуществляют в два этапа: сначала подключают две обмотки статорэ в момент максимума линейного напряжения между ними, а через четверть периода питающего напряжения подключают третью обмотку, Устройство для реализации способа содержит тиристорный коммутатор 3, два RSтриггера 6, 7, блок 10 управления, элемент 11 задержки, микрокоммутатор 12, измеритель

ЭДС 13 с пороговым элементом и два формирователя 14, 15 импульсов. Требуемое значение времени подключения двигателя к сети рассчитывается блоком 10 управления на основе сигналов с измерителя ЭДС

13, элемента 11 задержки, что позволяет обеспечить нормальное тепловое состояние двигателя при повышенных скольжениях. 2 с и. флы, 1 ил, 1697250

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания регулируемых асинхронных электроприводов с вентиляторной нагрузкой.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей и повышение надежности за счет ограничения максимально допустимой по нагреву электродвигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования, На чертеже приведена структурная схема устройства для реализации способа параметрического управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем, Устройство для реализации способа управления асинхронным электродвигателем

1 с вентиляторной нагрузкой 2 содержит тиристорный коммутатор 3, выполненный в виде двух блоков 4 и 5 силовых ключей, два

RS-триггера 6 и 7, два логических элемента И-НЕ 8 и 9, блок 10 управления, элемент 11 задержки, микрокоммутатор 12, измеритель 13 ЗДС с пороговым элементом, два формирователя 14 и 15 импульсов.

Силовые входы тиристорного коммутатора

3, образованные входами блоков 4 и 5 силовых ключей, соединены с зажимами для подключения питающей сети, а выходы тиристорного коммутатора 3, образованные выходами блоков 4 и 5 силовых ключей, соединены с входами микрокоммутатора 12 и предназначены для подключения к зажимам статорной обмотки электродвигателя

1, Входы двухвходового формирователя 15 импульсов соединены с первым и вторым зажимами для подключения питающей сети, а третий зажим для подключения питающей сети соединен с входом одновходового формирователя 14 импульсов, Первый стробирующий вход блока 10 управления соединен с выходом одновходового формирователя 14 импульсов и с первым входом первого логического элемента И-НЕ 8, выход которого соединен с установочным входом первого RS-триггера 6, выход которого соединен с входом управления первого блока 4 силовых ключей. Второй стробирующий вход блока 10 управления соединен с выходом двухвходового формирователя 15 импульсов и с первым входом второго логического элемента И-НЕ 9, выход которого подключен к установочному входу второго RS-триггера 7, выходом соединенного с управляющим входом второго блока 5 силовых ключей. Устанавливающий выход блока 10 управления соединен с вторыми входами обоих ло;ических элементов И-НЕ 8 и 9, а сбрасывающий выход блока 10 управления соединен с входами сброса обоих RS-триггеров 6 и 7.

50 и с входом элемента 11 задержки, выхо, которого соединен с первым входом пре рывания блока 10 управления и с управляющим входом микрокоммутатора 12, выходы которого соединены с входами измерителя 13 ЗДС, выход которого подключен к второму входу прерывания блока 10 управления, Устройство работает следующим образом.

При смене знака мгновенного напряжения на фазе С питающей сети с положительного на отрицательный формируется импульс на первом стробирующем входе блока 10 управления

C1=U : д (т kTo), {1)

k=O где k = О, 1, 2, ..., T — период напряжения сети;

t — время; д — единичная импульсная функция.

Зти импульсы формируются в моменты достижения линейным напряжением UAB амплитудного значения, В эти моменты возможно подключение фаз А и В электродвигателя 1 к питающей сети блока

4 силовых ключей тиристорного коммутатора 3, Включение осуществляется при условии разрешающего логического уровня на устанавливающем выходе блока 10 управления. Открывается логический элемент 8 и в момент появления С1.по входу устанавливается в положение "1" RS-триггер 6, разрешая блоку силовых ключей 4 коммутацию в фазах А и В.Фаза С электродвигателя 1 управляется блоком 10 управления аналогично при помощи логического элемента 9 и RS-триггера 7, но возможный момент времени включения смещен на четверть периода То по отношению к возможному моменту коммутации фаз А и В, Это обеспечивается тем, что формирователь 15 имеет два входа, связанные с фазами А и В питающей сети, и генерирует импульс при смене знака мгновенного значения линейного напряжения с положительного на отрицательный, Сигнал на втором стробирующем входе блока 10 управления описывается выражением о о -к-1о) (2) =-о

Моменты появления установившегося и стробирующего сигналов на выходах блока

10 управления описываются соответственно;

Тэ- С1 1NT2. (1(т)-1(т- kNgTp)), (3) 1697250 где INT2 — разрешающий сигнал с выхода измерителя ЭДС с пороговым элементом 13;

Йт — число периодов напряжения сети в периоде подключения электродвигателя 1 (период квантования), определяемое в функции механической постоянной времени привода, TR = С2,>, 6 (t - 3(МТТо - N1То), (4) к=о и(- нт где М« — номинальный момент сопротивления вентиляторной нагрузки, равный номинальному моменту электродвигателя; ги1 и el((— синхронная и номинальная угловые скорости электродвигателя; ( г1 и l2 — активное сопротивление обмотки статора и приведенное активное сопротивление ротора; х1 и х2 — индуктивное сопротивление обмотки статора и приведенное индуктивное сопротивление ротора;

С1 — коэффициент электродвигателя, + о (о (6) где Io и 1к — токи холостого хода и короткого замыкания соответственно;

0сети линейное напряжение питающей сети;

$* — предельно допустимое с точки зрения теплового состояния электродвигателя значение скольжения.

Исходными для вывода формулы (1) служат известные выражения: полезная мощность на валу

3U2 (1 + С1 -р-) + (х1 + С1х2) момент сопротивления вентиляторной нагрузки

Mc = Мсн — = Mсн, (8)

Со О(1 1 — 5 (ll„ напряжение на нагрузке

U = ((сети ц = ((сети

Сработы

Тцикла (9) 1

; где N1 — число периодов напряжения сети, в течение которых на данном периоде подключения электродвигатель 1 связан с питающей сетью, определяемое из соотношения:

Для осуществления способа необходимо предварительно определить аналитически или графически предельно допустимое с точки зрения теплового состояния элект5 родвигателя значение скольжения 5*, а затем номинальный момент Мсн из следующих уравнений:

1 — $

А S" +(1 — A)> 1; (10) Рн ((н

Мсн = Мадн = о(н (14) INT2 = 1(с), если Eml < Upon.

Блок 10 управления на каждом периоде подключения подсчитывает величину NT, однако при достижении счетчиком этой величины заданного значения Мтаад установка сигнала Ts возможна только тогда, когда на входе блока 10 управления имеется сигнал IN12. Если система находится в состоянии INT1 INT2, то с каждым следующим периодом сети величина N1. увеличивается на единицу до тех пор, пока не вы полн ится условие I NT1 INT2. Полученное значение Й1 принимается блоком 10

15 гДе Рн, т1„, ш„— номинальнаЯ моЩность, КПД и угловая скорость, указанные в паспорте электродвигателя, Синхронная частота вращения

20 а)1 =

601 р (12) где 1 — частота питающей сети; р — число пар полюсов, Далее необходимо определить по известным выражениям BKTNBHkle и индуктивные сопротивления электродвигателя, а также его коэффициент С1.

После появления импульса TR на владе элемента 11 задержки на его выходе формируется сигнал, поступающий на управляющий вход микрокоммутатора 12 и включающий его

INT1=1(с-kNTTp- Ы1Т - т), (13) где t — время запаздывания элемента 11 задержки, не меньшее времени, необходимого для закрывания силовых ключей коммутатора 3.

Сигналы на выходе микрокоммутатора

12 анализируются измерителем 13 ЭДС с

40 пороговым элементом и при условии спадания ЭДС, наведенной в обмотке статора затухающим полем ротора, до безопасного для включения электродвигателя уровня на выходе измерителя 13 ЭДС с пороговым элементом формируется сигнал

1697250

ЗО

50 !

„-,5 управления, как исходное для расчета величины Nl по формуле (5) для следующего периода подключения элект родвигателя 1.

Такой анализ проводится на каждом периоде квантования, но ы!сходн! !м являепя значение Итзад.

Таким образом, устройство обеспечлвает параметрическое импульсное регулирование частоты вращения привоца при детерминированном подключении обмоток статора, гарантируя нормаль,-юе тепловое со-. стояние электродвигателя с вентиляторной наГpузкой при пг>вышенных сKОлыкениях, Тем самым улучшаются знергетическле показатели электропривода в целом, повь!шается наде>кность, а также обеспечивается возможность уменьшения массогаба рит bi>; показателей электродвигателя.

Формула изобретен ля

1. Способ параметрического управления асинхронным коротке замкнутым электроцвигателем с вентиляторной нагрузкол, при котором периодически подключают и отключают электродвигатель îi сети, при этом частоту вращения контролируют г:,о

ЗДС, наводимой на обмотке статора затухающим полем ротора, указанное подключение электродвигателя к се",и осу!цествляк>т в два этапа: сначала подключа!от две обмотки статора в момент максимума гинейного напряжения между ними, затем через четверть периода питающего напряжения подключают третью обмотку сTBTQpB flpM максимуме ее фазного напря>кения, а указанное отключение электэодвигателя от сети осуществля!От пр!л достижени!л ротором заданной частоты,pашения. о т л и ч вю шийся тем, что, с цег!ью улучшения энергетических псказагелей и повышения надежности за счет ограничения максимально допустимол по наГp8B) электродв!лгателя частоты вращения в ни>кней части диапазона регулирования, после указанного откг!ючения электродвигателя от сет!л сравнивают ЗДС, наведенную на обмотке статора затухающим полем ротора, с заданным значением, фиксируют члсло периодов питающегс напряжения в интервале времеьни отключенного состояния электродвигателг! и посг!е снижения

ЗДС до зацанного значенля осуществля!От указанное подклн>чение электродвигателя к сети на число пе !иодс!В питающеГО и а и р л- жения, определяемое выражением,т м,„r9(! — "«)çf(а+ с,. T +(», + с,» У!

»31 !»!т " M2 Nt з Яо„-, Г где NT — число периодов напряжения сети в периоде подключения двигателя;

N2 — число периодов напряжения сети в интервале времени отключеныtoгo состояния двигаталя, Мс,н — номинальный момент сопротивления вентиляторной нагрузки;

ff>l и вн — синхронная и номинальная угловые ск!!рости;

rl и г2 — активное сопротивление обмотки статора и приведенное активное сопротивление ротора соответственно;

x« xz — индуктивное сопротивление обмотки статора и приведенное индуктивное сопротивление ротора соответственНО;

UceT;; — ЛИНЕЙНОЕ НаПРЯ>КЕНИЕ ПИтаЮЩЕй сети;

С вЂ” коэффициент электродвигателя;

S*- предельно допустимое с точки зрения теплового состояния электродвигателя значение скольжения.

2. Устройство для параметрического управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем с вентиляторной нагрузкой, содержащее тиристорный коммутатор, силовые входы которого соединены с за>кимами для подключен!ля питающей сети, а выходы предназначены для соединения со статорной обмоткой электродвигателя, два RS-триггера, элемент задержки, выход которого соединен с управляющим входом микрокоммутатора, о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей и надежности за счет ограничения максимально допустимой по нагреву электродвигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования, в него введены одновходовый и двухвходовый формирователи импульсов, два логических элемента И-НЕ, блок управления и измеритель ЗДС с пороговым элементом, в тиристорный коммутатор выполнен в виде двух блоков силовых ключей, входы и выходы которых образуют соответственно входы и выходы тиристорного коммутатора, входы двухвходового формирователя импульсов соединены соответственно с первым и вторым за>кимами для подключения питающей сети, вход одновходового формирователя импульсов соединен с третьим зажимом питающей сети, первыл стробирующий вход блока управления соединен с выходом одновходового формирователя импульсов и первь!м входом первого логического элемента

И-НЕ, выход которого подключен к в оду установки первого RS-триггера, выход которого соединен с входом управления первого блока силовых ключей тиристорного

1697250

Составитель С, Поэднухов

Редактор О. Головач Техред М.Моргентал Корректор Т. Колб

Заказ 4315 Тираж 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 коммутатора, второй стробирующий вход блока управления соединен с выходом двухвходового формирователя импульсов и первым входом второго логического элемента И-НЕ, выход которого подключен к 5 входу установки второго RS-триггера, выход которого соединен с входом управления второго блока силовых ключей тиристорного коммутатора, первый и второй входы прерывания блока управления 10 соединены соответственно с выходами элемента задержки и измерителя ЭДС, входы которого подключены к выходам микрокоммутатора, входы которого подключены к соответствующим выходам тиристорного коммутатора, вторые входы первого и второго логических элементов И-НЕ объединены и соединены с устанавливающим выходом блока управления, сбрасывающий выход которого соединен с входами сброса первого и второго RS-тригеров и входом элемента задержки.