УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНО-КЛЮЧЕВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2005 года по МПК H02P7/36 

Данное техническое решение относится к электротехнике, в частности к устройствам управления электродвигателями, имеющими средства импульсно-ключевого регулирования.

Техническое решение предназначено для использования преимущественно в электроприводах подъемно-транспортных машин, в частности электроприводах башенных кранов, при этом оно может быть использовано в электроприводах других машин, имеющих асинхронные электродвигатели с фазным ротором.

Техническое решение касается устройств для регулирования момента и частоты вращения вала электродвигателя, которые основаны на сравнении фактических указанных параметров с заданными параметрами работы электродвигателя путем периодической коммутации цепи ротора.

Известно устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, включающее резисторы, коммутатор, выпрямительный мост, оптотиристор, управляющие электроды и другие соединенные между собой элементы управления, представляющие в совокупности сложное устройство [1].

Известно устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, включающее маловентильную схему, силовая часть которой выполнена на одном симисторном модуле, при этом данное техническое решение решает задачу уменьшения габаритов устройства [2].

Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту к заявленному техническому решению является устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, включающее соединенные с электрической цепью ротора электродвигателя первый, второй и третий резисторы, коммутатор, соединенный с резисторами, выпрямительный мост на диодах, оптотиристор, который соединен с выпрямительным мостом, управляющие электроды коммутатора, соединенные с выпрямительным мостом [3].

Решаемой и достигаемой целью настоящего технического решения является упрощение конструкции устройства импульсно-ключевого регулирования и уменьшение его габаритов. Другой целью технического решения является повышение надежности работы устройства.

Эти цели достигаются тем, что в устройстве импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, включающем соединенные с электрической цепью ротора электродвигателя первый, второй и третий резисторы, коммутатор, соединенный с резисторами, выпрямительный мост на диодах, оптотиристор, который соединен с выпрямительным мостом, управляющие электроды коммутатора, соединенные с выпрямительным мостом, оптотиристор включен в диагональ выпрямительного моста, при этом одни выходы симисторов соединены между собой электрическим соединением, второй выход первого симистора соединен с выводом первого резистора, второй выход второго симистора соединен с выводом третьего резистора, а вывод второго резистора соединен с электрическим соединением между первым и вторым симисторами.

Устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, представленное на схеме, включает пускорегулирующие резисторы 1, 2, 3 с выводами 4, 5, 6, симисторы 7 и 8, два выхода которых соединены между собой электрической связью 9, а два других выхода соединены с выводами пускорегулирующих резисторов 1 и 3. Вывод 5 пускорегулирующего резистора 2 соединен с электрической связью 9 между выводами симисторов 7 и 8.

Устройство включает также управляющие электроды 10 и 11, которые вместе с симисторами 7 и 8 представляют собой коммутатор 12, выполненный на базе полупроводникового модуля и, в отличие от известного его использования для коммутации статорных цепей асинхронных двигателей, в настоящем устройстве этот коммутатор используется для коммутации цепи ротора электродвигателя при определенных условиях его работы. К таким условиям, в частности, относится то, что при работе устройства статорная цепь асинхронного двигателя не коммутируется, при этом коммутация осуществляется в цепи ротора. С резисторами 1-3 соединен асинхронный с фазным ротором электродвигатель 13, выпрямительный мост 14 на диодах 15, в диагональ которого с целью коммутации двуполярного управляющего напряжения включен оптотиристор 16.

Работает устройство следующим образом. При включенном в работу электродвигателе 13 и работе устройства осуществляется импульсно-ключевое регулирование электродвигателя с целью стабилизации момента вращения на валу электродвигателя и частоты вращения путем изменения напряжения электрической роторной цепи периодическим включением и выключением цепи ротора.

При пуске асинхронного электродвигателя с фазным ротором ЭДС в роторе имеет номинальное значение. При этом пороговый элемент (или ключ) системы управления (не показан) открывается и открывает оптотиристор 16, который соединяет управляющие электроды коммутатора 12. Последний открывается и соединяет в звезду пускорегулирующие резисторы 1-3.

После этого электродвигатель развивает момент вращения и начинает разгоняться, при этом ЭДС ротора по мере разгона электродвигателя снижается и пороговый (ключевой) элемент закрывается при некотором значении ЭДС. При отрицательном потенциале на аноде закрывается оптотиристор 16, после чего закрывается коммутатор 12.

При этом звезда пускорегулирующих резисторов 1-3 оказывается разомкнутой, электродвигатель не развивает момент и начинает тормозиться под действием внешней нагрузки на его валу. ЭДС электродвигателя возрастает, вновь открывается пороговый (ключевой) элемент и процесс повторяется.

Существенным преимуществом перед наиболее близким известным техническим решением является то, что устройство имеет простую конструкцию, при этом механические характеристики на валу электродвигателя по их жесткости получаются приемлемыми для электроприводов, например, грузоподъемных машин, в частности для электроприводов башенных кранов.

Источники информации.

1. А.Г.Яуре и Е.М.Певзнер. Крановый электропривод, справочник, М., “Энергоатомиздат”, с.273-275, рис.8.24.

2. Е.М.Певзнер и Е.В.Попов. Современные тенденции и перспективы развития кранового электропривода переменного тока, ЭППТ 01, Екатеринбург, 13-16 марта 2001, с.214-216.

3. RU 2101843 C1. 10.01.1998.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электроприводами подъемно-транспортных машин, в частности башенных кранов. Техническим результатом является упрощение и уменьшение габаритов. Устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя содержит соединенные с электрической цепью ротора электродвигателя резисторы, соединенный с резисторами коммутатор, выпрямительный мост на диодах, оптотиристор, который соединен с выпрямительным мостом. Оптотиристор включен в диагональ выпрямительного моста, который соединен с управляющими электродами коммутатора. Одни выходы симисторов соединены между собой электрическим соединением. Второй выход первого симистора соединен с выводом первого резистора, второй выход второго симистора соединен с выводом третьего резистора, а вывод второго резистора соединен с электрическим соединением между симисторами. 1 ил.

Устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, включающее соединенные с электрической цепью ротора электродвигателя первый, второй и третий резисторы, коммутатор, соединенный с резисторами, выпрямительный мост на диодах, оптотиристор, который соединен с выпрямительным мостом, управляющие электроды коммутатора соединены с выпрямительным мостом, отличающееся тем, что оптотиристор включен в диагональ выпрямительного моста, при этом одни выходы симисторов соединены между собой электрическим соединением, второй выход первого симистора соединен с выводом первого резистора, второй выход второго симистора соединен с выводом третьего резистора, а вывод второго резистора соединен с электрическим соединением между первым и вторым симисторами.