Устройство для управления асинхронным двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизиров^нных электроприводах переменного тока, выполненных по системе преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока - асинхронный двигатель. Цель изобретения - уменьшение времен'/^ пуска и повышение надежности путем исключения пусковых токов и перенапряжений в силовой цепи преобразователя частоты. Указанная цель достигается введением датчика 18 частоты вращения, установленного на валу асинхронного двигателя 4, апериодического звена 7 и трех управляемых переключателей 8, 16, 17, управляющие входы которых объединены между собой и образуют вход для подачи сигнала на включение преобразователя частоты. При этом обеспечивается надежный и быбтрый запуск преобразователя частоты на вращающийся невозбужденный асинхронный двигатель при отсутствии пусковых токов и перенапряжений в силовой цепи. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и> дц (si>s Н 02 Р 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4788002/07 (22) 02.02.90 (46) 23.02.92.Бюл. Е 7 (71) Специальное конструкторско-техноло- гическое бюро прецизионного оборудова-., ния "Вектор" (72) Ю,Н.Стулов и М.Л.Шагин (53) 621.313.2 {088,8) (56) Патент ФРГ

N. 3543983, кл. Н 02 Р 1/30, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N. 1265962, кл. Н 02 Р 7/42, 1985. (54) .УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированных электроприводах переменного тока, выполненных по системе преобраэоИзобретение относится к электротехнике и может бытьмспользовано в автоматизированных электроприводах переменного тока, выполненных по системе преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока — асинхронный двигатель;

Устройство содержит (см. фиг, 1) последовательно соединенные управляемый выпрямитель 1, фильтр 2 и инвертор 3 напряжения, с выводами для подключения фаэных обмоток асинхронного электродвигателя 4, регулятор 5 напряжения, выход которого подключен к управляющему входу управляемого выпрямителя 1. Пер-. вый вход регулятора 5 напряжения соединен с выходом датчика 6 напряжения, вход которого подключен к силовому входу инвертора 3 напряжения, а второй вход регуватель частоты с йромежуточным звеном постоянного тока — асинхронный двигатель, Цель изобретения — уменьшение времени пуска и повышение надежности путем исключения пусковых токов и перенапряжений в силовой цепи преобразователя частоты.

Указанная цель достигается введением датчика 18 частоты вращения, установленного на валу асинхронного двигателя 4, апериодического звена 7 и трех управляемых переключателей 8, 16, 17, управляющие входы которых обьединены между собой и образуют вход для подачи сигнала на включение преобразователя частоты. При этом обеспечивается надежный и бь|стрыи запуск преЭ обраэователя частоты на вращающийся невозбужденный асинхронный двигатель при отсутствии пусковых токов и перенапряжений в силовой цепи. 2 ил. лятора 5 напряжения связан с выходом апериодического звена 7, Вход апериодического звена 7.соединен через замыкающий контакт первого управляемого переключателя 8 с входом регулятора 9 частоты и выходом задатчика 10 интенсивности, первый вход которого предназначен для подачи сигнала задания. Вход регулятора 9 частоты подключен к управляющему входу инвертора 3 напряжения. Задатчик 10 интенсивности выполнен в виде двух диодов

11 и 12, интегрирующего конденсатора 13, генератора 14 тока заряда и генератора 15 тока разряда. При этом выход генератора 14 тока заряда подключен к аноду первого диода 11, катод которого образует первый вход задатчика 10 интенсивности. Выходы генератора 14 тока заряда и генератора 15

1714783 тока разряда являются соответственно вторым и третьим входами задатчика 10 интенсивности. Анод первого диода 11 задатчика

10 интенсивности соединен с анодом второго диода 12 и вторым входом задатчика

10 интенсивности, подключенным через размыкающий контакт второго управляе мого переключателя 16 к общей точке 19 устройства. Катод второго диода 12 связан с выходом генератора 15 тока разряда и первой обкладкой интегрирующего конденсатора 13. Первая обкладка интегрирующего конденсатора 13 образует выход задатчика 10 интенсивности и подключена через. размыкающий контакт третьего управляемого переключателя 17 к выходу датчика 18 частоты вращения, установленного. на валу асинхронного двигателя.

Вторая обкладка интегрирующего конденсатора 13 подключена к общей точке 19 устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (сигнал на включение преобразователя частоты отсутствует) напряжение задания Оз д,=0 или может принимать любое промежуточное значение в диагазоне OT нуля до номинального зна. чения, имеющего положительную полярность. Контакт второго управляемого . переключателя 16 замкнут, диод 11 задатчи:.а 10 интенсивности закрыт, диод 12. — открыт. Выходное напряжение задатчика 10 интенсивности, равное в. этом режиме падению напряженйя на диоде 12, близко к нулю..При подаче на вход задатчика 10 интенсивности скачка напряжений задания

О д (момент времени ц на фиг 2) и сигнала на включение преобразователя (момент времени tz) происходит срабатывание уп равляемых переключателей 8, 16 и 17. При этом второй вход задатчика 10 интенсивностй отключается от общей точки устройства, его выход —. от выхода датчика 18 частоты вращения электродвигателя 4, а вход апериодического звена 7 подключается к выходу задатчика 10 интенсивности. Диод 11 задатчика 10 интенсивности остается в закрытом состоянии. диод 12 открывается.

При этом выходное напряжение задатчика

10 интенсивности, равное напряжению между обкладками интегрирующего конденсатора 13, линейно нарастает в соответствии с выражением.

114 — 11в. a . ььзх10 С С з где 14 и Иь — соответственно токи генератора 14 тока заряда,и генератора 15 тока разряда;

1 ! эар.=114-! 15 — ток заряда конденсатора 13.

Для нормальной работы задатчика интенсивности должно выполняться ycnowe

5 114 > 115.

Процесс увеличения выходного напряжения задатчика 10 интенсивности приводит к соответствующим изменениям частоты и амплитуды выходного напряжения инвер10 тора 3 и частотному запуску асинхронного двигателя 4. Разгон асинхронногодвигателя 4 заканчивается в момент времени тз, когда выходное напряжение задатчика 10 интенсивности достигае заданного зна15 чения, при атом дйод 11 открывается, Ин- тервал времени тз-м соответствует установившемуся режиму работы электродвигателя 4 с частотой вращения, опреде- . ляемой значением напряжения Оэ д. При

20 снятии сигнала на включение преобразователя частоты в момент времени t4, например в соответствии с алгоритмом работы элект 1 ропривода в составе техноаогйческой установки. управляемые переключатели 8, 16 и

25 17 возвращаются в исходное состояние.

Выход задатчика 10 интенсивности подключается к выходу датчика 18: частоты вращения электродвигателя 4, диоды 11 и

12 закрываются, а вход апериодического

30 звена 7 отключается от выхода задатчика

10 интенсивности. Напряжение на выходе фильтра 2 уменьшается под действием тока нагрузки до куля. Ротор же электродвигателя 4 в силу присущего ему момента

35 инерции не может быстро изменить частоту вращения. На интервале времени 14-ts происходит плавное уменьшение частоты, вращения ротора и. соответственно, выходных напряжений датчика 18 частоты вращения и

40 задатчика 10 интенсивности. В момент времени тв на вход устройства вновь приходит сигнал на включение преобразователя частоты. Происходит срабатывание.управляемых переключателей 8, 16 и 17. Выходное

45 напряжение задатчика 10 интенсивности и частота выходного напряжения инвертора °

3 начинают линейно нарастать с началь- .. ных значений, соответствующих частоте вращения электродвигателя 4.в момент по50 ступления на вход устройства сигнала на включение преобразователя частоты. Вы.ходное напряжение апериодического звена 7 и; соответственно, выходное . напряжение фильтра 2 плавно увеличива55 ются с нулевого значения с постоянной времени, определяемой постоянной времени аперйодического звена 7. Значение этой постоянной времени выбирается, исходя из условия исключения электромагнитного переходного процесса в обмотках при

1714783 .0

Ф

55 установлении магнитного потока а невоэбужденном асинхронном двигателе 4, 8 случае скачкообразного увеличения напряжения питания обмоток статора процесс возбуждения электродвигателя сопровождается бросками тока, амплитуда которых может в 20 раэ и более превышать амплитуду номинального тока электродвигателя. На практике постоянная времени апериодического звена составляет от десятков до сотен миллисекунд и.выбирается рваной значению постоянной времени медленной апериодической. составляющей, создающей основной поток при включении неподвижного невозбужденного асинхронного двигателя. На интервале времени t5-16 идет процесс мягкого частотного пуска электродвигателя 4 при отсутствии перенапряжений на выходе фильтра 2 и значениях тока всиловой цепи преобразователя частоты, определяемых темпом изменения выходного напряжения задатчика 10 интенсивности.

Интервал времени t5 — tj соответствует установившемуся режиму работы электродвигателя 4 с заданной частотой вращения При скачкообразном уменьшении напряжения

0 д. (момент времени t7) диод 11 задатчика

10 интенсивности. закрывается. Начинается разряд конденсатора 13 задатчика 10 интенсивности выходным током генератора 15 тока разряда и напряжение между его обкладками уменьшается в соответствии с выражением 15

Uвых10= .113=013(17) †. 1.

С13

Уменьшение выходного напряжения задатчика 10 интенсивности сопровождается соответствующим уменьшением частоты и амплитуды выходного напряжения инаертора 3. Идет процесс частотного торможения электродвигателя 4. В момент времени- t8 выходное напряжение задатчика 10 интенсивности и частота вращения электродвигателя 4 уменьшается до нуля, 8 момент времени tg на вход устройства приходит сигнал на отключение преобразователя .частоты.

Таким образом, предлагаемое устройство при простоте реализации и высокой надежности функциднирования обеспечивает быстрый запуск преобразователя частоты на вращающийся невозбужденный аСИНХРОННЫй ДВИГатЕЛь 11РИ ОтСУтетаИИ ПУСковых токов и перенапряжений в силовой цепи преобразователя частоты.

Формула изобретения

Устройство для управления асинхронным двигателем, содержащее последовательно соединенные управляемый выпря5 митель, фильтр и инвертор напряжения с напряжения, выход которого подключен к

15 лятора частоты, выход которого подключен к управляющему входу инвертора напряжения, и задатчик интенсивности, выполненный с двумя генераторами тока, двумя диодами и интегрирующим конденсато20

25 гулятора частоты, от.л ич а еще ес я тем, что, с целью уменьшения времени пуска и повышения надежности путем. исключения при этом выход задатчика интенсивности выводами для подключения к фазным обмоткам асинхронного двигателя, регулятор управляющему входу управляемого выпрямителя, а первый вход соединен с выходом датчика напряжения, подключенного к си ловому входу инаертора напряжения регуром, при этом один из выводов первого диода образует вход задатчика интенсивка, другой вывод второго диода объединен с одним из выводов интегрирующего конденсатора и подключен к выходу второго

:-енератора тока и образует выход задатчика

30 интенсивности, соединенный с входом репусковых токов и перенапряжений в силовой цепи преобразователя частоты, в него введены датчик частоты вращения, асинхронного двигателя, апериодическое звено и три управляемых переключателя, управляющие входы которых объединены между

40 собой и образуют вход для подачи сигнала . на включение преобразователя частоты, через последовательно соединенные первый управляемый переключатель и апериодическое звено подключен к второму входу регулятора напряжения, а через второй управляемый переключатель — к выходу датчика частоты вращения, третий управляемый переключатель подключен одним выводом к общей точке диодов задатчика интенсивности, а другим — к общему выводу устройства. соединенному. кроме того, с другим выводом интегрирующего конденсатора.

1714783