Генератор трехфазного тока прямоугольной формы с регулируемой частотой
Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления трехфазными двигателями, и может быть использовано в промышленности (в автомобилестроении, а также в производствах, где используются управляемые по скорости вентиляторы и насосы). Техническим результатом является обеспечение управления скоростью и мощностью двигателя. Генератор трехфазного тока прямоугольной формы с регулируемой частотой выполнен в виде генератора перестраиваемой частоты, соединенного с двоичным счетчиком, выходы которого соединены с дешифратором; последний выход дешифратора, кратный трем, но не менее шести, соединен с входом сброса счетчика, что создает базу для формирования трехфазного напряжения. Устройство снабжено переключателем на три направления, который имеет не менее двух положений, тремя RS-триггерами, и выполнено таким образом, что передние фронты импульсов в трех фазах формируются за счет подачи на входы S RS-триггеров импульсов с дешифратора, обеспечивающих сдвиг между фазами 120 градусов; задние фронты импульсов сформированы подключением остальных выходов дешифратора через три направления переключателя к входам R RS-триггеров. Ширина импульсов регулируется положением переключателя. 1 ил.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления трехфазными двигателями и может быть использовано в промышленности (в автомобилестроении, а также в производствах, где используются управляемые по скорости вентиляторы и насосы).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Генератор трехфазного тока прямоугольной формы с регулируемой частотой» (http://www.tehnari.ru/attachments/f23/12439d1272245472-aaiadhaoidh-odh-ooaciiai-oiea.jpg).
Принцип действия прототипа основан на том, что с помощью генератора перестраиваемой частоты задается последовательность импульсов исходной частоты, которая подается на микросхему К561ИЕ8, представляющую собой 4-х разрядный двоичный счетчик импульсов с дешифратором. 6-ой выход микросхемы соединен с ее входом сброса R, что позволяет создать базу из 6-ти шагов, с помощью которой можно сформировать 3-х фазное напряжение. Каждая фаза формируется с помощью 3-х элементов «ИЛИ», реализованных на диодах и резисторах. Элементы «ИЛИ» подключены к выходам микросхемы К561ИЕ8 таким образом, чтобы обеспечить формирование 3-х фазной импульсной последовательности, причем ширина импульсов фиксирована и определяется количеством входов схем «ИЛИ».
Недостатком прототипа является отсутствие возможности управления шириной трехфазных импульсов.
Указанный недостаток устраняется в предлагаемом изобретении. Техническим результатом изобретения является возможность управления скоростью электродвигателя и его мощностью.
Названный технический результат достигается тем, что генератор трехфазного тока прямоугольной формы с регулируемой частотой снабжен переключателем на три направления, тремя RS- триггерами, счетчик с дешифратором разделены и в дешифраторе использованы 13 выходов, выход 12 дешифратора соединен с входом сброса R счетчика, вход S первого RS-триггера соединен с 0 выходом дешифратора, а вход S второго RS-триггера соединен с 4 выходом дешифратора, вход S третьего RS-тригтера соединен с 8 выходом дешифратора. Задние фронты импульсов сформированы подключением остальных выходов дешифратора через направления переключателя к входам R RS- триггеров. Минимальная ширина импульсов получается при положении переключателя (и всех направлений) - 1, удвоенная ширина импульсов будет при положении переключателя - 2, утроенная при положении - 3, учетверенная при положении - 4.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фигуре изображена функциональная схема генератора трехфазного тока прямоугольной формы с регулируемой частотой.
Генератор трехфазного тока прямоугольной формы с регулируемой частотой выполнен в виде блока генератора перестраиваемой частоты 1, частота которого может регулироваться, например, переменным резистором. Выход генератора перестраиваемой частоты соединен со входом блока 2 счетчика, количество разрядов которого может быть от трех и более. На фигуре приведен 4-х разрядный двоичный счетчик. Выходы с каждого разряда счетчика подаются на блок 3 -дешифратор. Выходов дешифратора может быть использовано от 7 и выше, но это число должно быть кратно трем плюс единица. На фигуре приведен дешифратор с 13 выходами (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12). Двенадцатый выход дешифратора соединен с входом сброса R счетчика 2, что обеспечивает деление частоты генератора перестраиваемой частоты на 12. Промежуток между фазами в этом случае равен 12:3=4. Таким образом, если формирование импульса первой фазы начать с «0», то формирование импульса второй фазы будет с вывода «4», а третьей - с вывода «8». Эти выводы соединены соответственно со входами S RS-триггера 4, RS-триггера 5, RS-триггера 6. Переключатель 7 состоит из трех направлений - 8, 9 и 10, причем первые входы направлений соединены с такими выводами дешифратора, которые обеспечивают минимально требуемую ширину импульсов. Если требуется самая малая ширина импульсов, то первые входы направлений 8, 9 и 10 соединены соответственно с 1,5 и 9 выходами дешифратора, вторые входы направлений 8, 9 и 10 соединены соответственно с 2,6 и 10 выходами дешифратора, третьи входы направлений 8, 9 и 10 соединены соответственно с 3,7 и 11 выходами дешифратора, четвертые входы направлений 8, 9 и 10 соединены соответственно с 4,8 и 12 выходами дешифратора. Количество положений переключателя 7 может быть от 2 и больше, но скважность сформированных импульсов не должна превышать 50%. Выходы направлений 8, 9 и 10 переключателя 7 соединены с входами R RS-триггера 4, RS-триггера 5 и RS-триггера 6.
Устройство работает следующим образом. При использовании генератора трехфазного тока прямоугольной формы с регулируемой частотой для работы с трехфазным двигателем, при разгоне двигателя устанавливают минимальную частоту генератора перестраиваемой частоты 1, а переключатель 7 устанавливается в положение, обеспечивающее максимальную ширину импульса (в приведенном на фигуре устройстве это положение 4). При увеличении частоты генератора перестраиваемой частоты 1 двигатель набирает обороты. При выходе на необходимый стационарный скоростной режим можно при помощи переключателя 7 подобрать оптимальную ширину импульсов, при которой их энергии будет достаточно для работы двигателя и расход электроэнергии будет минимальным.
Испытание устройства в рабочих условиях подтвердили его работоспособность. При управлении авиационным асинхронным двигателем с номинальным напряжением питания 115 вольт 400 герц изменялась частота импульсов, подаваемых на двигатель, от 20 герц до 1200 герц, что позволяло изменять скорость двигателя от 0 до трех номинальных. Уменьшение ширины импульсов при выходе на стационарный режим позволяет уменьшить величину потребляемого тока на 15-20%.
Генератор трехфазного тока прямоугольной формы с регулируемой частотой, состоящий из генератора перестраиваемой частоты, двоичного счетчика импульсов, дешифратора, отличающийся тем, что в генератор трехфазного тока введены переключатель на три направления, три RS-триггера, а количество выходов дешифратора равно коэффициенту деления входной частоты от генератора перестраиваемой частоты, увеличенное на единицу, который кратен трем и не менее шести, при этом промежуток между выводами дешифратора для формирования фаз определен путем деления коэффициента деления на три, а выход дешифратора, равный коэффициенту деления, соединен с входом сброса R счетчика, вход S первого RS-триггера соединен с выходом начала первого промежутка дешифратора, а вход S второго RS-триггера соединен с выходом конца первого промежутка дешифратора, вход S третьего RS-триггера соединен с выходом конца второго промежутка дешифратора, а задние фронты импульсов сформированы подключением остальных выходов дешифратора к входам R RS-триггеров по трем направлениям переключателя.
