Устройство торможения асинхронного двигателя
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах с асинхронными двигателями, в частности в авиационных реверсивных электромеханизмах, работающих в повторно-кратковременном режиме. Технический результат - уменьшение износа механического тормоза за счет использования режима динамического торможения двигателя постоянным током перед включением тормоза, что решает проблему значительного увеличения ресурса электромеханизма. В устройство торможения асинхронного двигателя, содержащее трехфазный асинхронный двигатель, электромеханический тормоз, схему включения тормоза введены схема формирования сигнала торможения, схема задержки включения электромеханического тормоза и три однофазных коммутатора. Устройство обеспечивает динамическое торможение электродвигателя. За счет этого скорость электродвигателя снижается не менее чем на порядок. Электромеханический тормоз гасит энергию вращения вала на два порядка меньше, чем в случае полного торможения. В результате уменьшается износ фрикционных поверхностей тормоза и увеличивается его ресурс. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах с асинхронными двигателями, в частности в авиационных электромеханизмах.
Изобретение направлено на решение задачи увеличения ресурса электромеханизмов.
Известно устройство для торможения асинхронного двигателя (патент RU, №2152123, H 0 2 Р 3/26, 1996), включающее в себя трехфазный асинхронный двигатель, трехфазный коммутатор для подключения обмоток статора к сети, механический тормоз с катушкой, включенной между нулевой шиной источника питания и конденсатором, который соединен с концом первой фазной обмотки, а между ней и объединенным зажимом концов второй и третьей обмоток подключен коммутационный элемент с блоком управления, производящий включение и выключение тормоза. Это устройство осуществляет двухступенчатое торможение, состоящее из режимов противовключения и механического торможения.
Авиационные электромеханизмы с асинхронными двигателями, которые, в частности, регулируют положение органов управления полетом, являются реверсивными и работают в повторно-кратковременном режиме. Электромеханический тормоз такого электромеханизма не только затормаживает электродвигатель, но и удерживает регулируемый орган в фиксированном положении. Поскольку при торможении вся кинетическая энергия электромеханизма и регулируемого им органа поглощается фрикционными элементами тормоза, то износ их значителен и ресурс тормоза, а значит, и электромеханизма существенно ограничен. Способ двухступенчатого торможения, когда вначале основное торможение осуществляется электродвигателем, в принципе позволяет увеличить ресурс электромеханизма.
Известное устройство не может решить задачу увеличения ресурса упомянутых авиационных электромеханизмов, т.к. его механический тормоз работает только во время торможения и не обеспечивает удержания электродвигателя в заторможенном состоянии при снятии питания и, кроме того, схема включения электродвигателя не обеспечивает реверсивную работу электромеханизма.
Технический результат изобретения - уменьшение износа механического тормоза за счет использования режима динамического торможения электродвигателя постоянным током для снижения частоты вращения ротора электродвигателя перед включением электромеханического тормоза.
Указанный результат достигается тем, что в устройство торможения асинхронного двигателя, содержащее трехфазный асинхронный электродвигатель, начала фазных обмоток которого подсоединены к шинам трехфазной сети питания посредством трехфазного коммутатора, электромеханический тормоз с катушкой, первый вывод которой подсоединен к нулевой шине питания, схему включения тормоза, введены схема формирования сигнала торможения, схема задержки включения электромеханического тормоза и три однофазных коммутатора. При этом второй вывод катушки тормоза соединен с выходом схемы включения тормоза, питание которой осуществляется от шины источника питания постоянным током, к линии сигнала на включение торможения подключен вход устройства торможения, к которому подсоединены управляющий вход трехфазного коммутатора, вход схемы задержки, первый вход схемы включения тормоза и управляющий вход одного коммутатора, один из коммутируемых контактов которого подсоединен к нулевой шине источника питания, а другой - к общей точке соединения концов фазных обмоток электродвигателя, один выход схемы задержки подключен ко второму входу схемы включения тормоза, а второй - к входу схемы формирования сигнала торможения, два выхода которой соединены с управляющими входами двух коммутаторов, коммутируемые контакты одного из них подсоединены к началу одной из фазных обмоток электродвигателя и к шине источника питания постоянным током, а коммутируемые контакты другого - к началу второй фазной обмотки электродвигателя и к нулевой шине источника питания.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства торможения асинхронного двигателя.
Трехфазный асинхронный электродвигатель 1 началами обмоток через трехфазный коммутатор 2 подключен к шинам трехфазной сети питания. Электромагнитный тормоз 3 с катушкой одним выводом соединен с нулевой шиной источника питания, а другим - с выходом схемы включения 4 тормоза. Питание на схему включения 4 тормоза подается от шины источника питания постоянным током. К линии сигнала на включение торможения через вход устройства торможения одновременно подключены управляющий вход трехфазного коммутатора 2, управляющий вход однофазного коммутатора 7, первый вход схемы включения 4 тормоза и вход схемы задержки 6. Один из выходов схемы задержки 6 подсоединен ко второму входу схемы включения 4 тормоза, а второй выход - к схеме формирования сигнала торможения 5, два выхода которой соединены с управляющими входами однофазных коммутаторов 8 и 9. Коммутатор 8 своими коммутируемыми контактами подсоединен к шине источника питания постоянным током и к началу одной фазной обмотки электродвигателя 7. Коммутатор 9 своими коммутируемыми контактами подсоединен к началу второй фазной обмотки электродвигателя 7 и к нулевой шине источника питания. Коммутатор 7 своими коммутируемыми контактами подсоединен к общей точке соединения концов обмоток электродвигателя 7 и к нулевой шине источника питания. Механический тормоз 3 при запитанной катушке расторможен, а при отключенной катушке - заторможен под действием упругих элементов - пружин.
Работает устройство следующим образом. В исходном рабочем состоянии электромеханизм отрабатывает заданное изменение положения органа управления полетом по сигналу подачи напряжения постоянного тока на вход устройства. При этом схема включения 4 тормоза, которая может быть выполнена на базе триггера и силового транзистора, растормаживает электромеханический тормоз 3, начала обмоток электродвигателя 1 с помощью коммутатора 2 подключаются к трехфазной сети, а общая точка концов обмоток с помощью коммутатора 7 подключается к нулевой шине источника питания. Коммутаторы 8 и 9 находятся в разомкнутом состоянии. По завершении перемещения органа управления на вход устройства поступает сигнал останова в виде отключения напряжения постоянного тока. По этому сигналу происходит отключение обмоток двигателя 1 от сети коммутаторами 2 и 7, схема задержки 6, которая может быть выполнена в виде одновибратора, вырабатывает импульс определенной длительности Δt и подает его на схему формирования сигнала торможения 5, которая может быть выполнена на базе триггера. Схема формирования сигнала торможения 5 своими выходными сигналами включает коммутаторы 8 и 9. Коммутатор 8 подключает одну обмотку двигателя 7 к шине источника питания постоянным током, а коммутатор 9 - другую обмотку к нулевой шине источника. Происходит динамическое торможение электродвигателя 1 постоянным током в течение времени Δt. По окончании импульса Δt, когда обороты электродвигателя 1 существенно уменьшатся, коммутаторы 8 и 9 размыкаются и отсоединяют обмотки двигателя 1 от источника питания постоянным током, а схема задержки 6 выдает сигнал на схему включения 4 тормоза, которая отключает от источника питания катушку тормоза 3, тормоз завершает торможение двигателя 1 и удерживает его в заторможенном состоянии.
За счет динамического торможения скорость электродвигателя снижается не менее чем на порядок, что было отработано на макете устройства торможения. При этом электромеханическому тормозу остается погасить энергию вращения на два порядка меньшую, чем в случае полного торможения. В такой же степени уменьшается износ фрикционных поверхностей тормоза и увеличивается его ресурс.
Таким образом достигается технический результат - уменьшение износа механического тормоза и решается задача повышения ресурса электромеханизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме.
В качестве коммутаторов в устройстве могут быть применены бесконтактные оптоэлектронные реле, которые имеют больший ресурс, чем контактные коммутаторы, и тем самым дополнительно повышают ресурс электромеханизмов.
1. Устройство торможения асинхронного двигателя, содержащее трехфазный асинхронный электродвигатель, начала фазных обмоток которого подсоединены к шинам трехфазной сети питания посредством трехфазного коммутатора, электромеханический тормоз с катушкой, первый вывод которой подсоединен к нулевой шине питания, схему включения тормоза, отличающееся тем, что в него введены схема формирования сигнала торможения, схема задержки включения механического тормоза и три однофазных коммутатора, при этом второй вывод катушки тормоза соединен с выходом схемы включения тормоза, питание которой осуществляется от шины источника питания постоянным током, к линии сигнала на включение торможения подключен вход устройства торможения, к которому подсоединены управляющий вход трехфазного коммутатора, вход схемы задержки, первый вход схемы включения тормоза и управляющий вход одного коммутатора, один из коммутируемых контактов которого подсоединен к нулевой шине источника питания, а другой - к общей точке соединения концов фазных обмоток электродвигателя, один выход схемы задержки подключен к второму входу схемы включения тормоза, а второй выход - к входу схемы формирования сигнала торможения, два выхода которой соединены с управляющими входами двух коммутаторов, коммутируемые контакты одного из них подсоединены к началу одной из фазных обмоток электродвигателя и к шине источника питания постоянным током, а коммутируемые контакты другого - к началу второй фазной обмотки электродвигателя и к нулевой шине источника питания.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве трехфазного коммутатора использовано трехфазное реверсивное бесконтактное оптоэлектронное реле, а в качестве однофазных коммутаторов - бесконтактные оптоэлектронные реле постоянного тока.
