УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНО-КЛЮЧЕВЫМ КОММУТАТОРОМ Российский патент 2005 года по МПК H02P7/36 

Данное изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам управления импульсно-ключевыми коммутаторами, применяемыми преимущественно в системах управления работой асинхронных электродвигателей с фазными роторами.

Известно устройство управления коммутатором, включающее тиристоры, измерительные мосты с фильтром, делитель напряжения на резисторе и потенциометре, элемент с регулируемым порогом срабатывания на стабилитроне, формирователь импульсов на оптроне, распределитель импульсов на диодах и резисторах [1].

В другом известном устройстве, которое является аналогом первого, управление импульсно-ключевым коммутатором осуществляется посредством вышеупомянутых элементов с той лишь разницей, что в качестве элемента с регулируемым порогом срабатывания применен однопереходный транзистор, подключенный в устройство таким образом, что потенциал между эмиттером и первой его базой определяется выпрямленным диодами напряжением на резисторе, пропорциональным скольжению ротора, а потенциал между первой и второй базой определяется выпрямленным мостом напряжением сети [2].

Известные устройства, применяемые в электроприводах механизмов подъемно-транспортных машин, в частности в механизмах передвижения башенных кранов и системах тяжелого режима работы машин в металлургическом производстве, являются сравнительно сложными, не отвечающими современным требованиям компактности и надежности.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению по сущности и достигаемому эффекту является устройство управления импульсно-ключевым коммутатором, включающее выпрямительный мост на диодах, который соединен первым, вторым и третьим выводами с цепью ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором, при этом выводы выпрямительного моста соединены с пускорегулирующими резисторами электродвигателя, и соединенный с выпрямительным мостом делитель напряжения, соединенный со светодиодом, резистор, первый стабилитрон и соединенный с ним второй стабилитрон, соединенный с потенциометром делителя напряжения, коммутатор, соединенный посредством первого, второго и третьего выводов с пускорегулирующими резисторами, включенными в цепь ротора электродвигателя [3].

Решаемой и достигаемой задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции устройства и уменьшение его габаритов. Другой решаемой задачей является уменьшение потребляемой мощности устройства и повышение надежности работы.

Для решения упомянутых задач в устройство управления импульсно-ключевым коммутатором, включающее выпрямительный мост на диодах, который соединен первым, вторым и третьим выводами с цепью ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором, при этом выводы выпрямительного моста соединены с пускорегулирующими резисторами электродвигателя, и соединенный с выпрямительным мостом делитель напряжения, соединенный со светодиодом, резистор, первый стабилитрон и соединенный с ним второй стабилитрон, соединенный с потенциометром делителя напряжения, коммутатор, соединенный посредством первого, второго и третьего выводов с пускорегулирующими резисторами, включенными в цепь ротора электродвигателя, введенo реле, в состав которого входят светодиод и взаимодействующий с ним оптосимистор, при этом последний соединен с коммутатором, реле имеет первый и второй входные выводы, первый входной вывод реле соединен с потенциометром делителя напряжения, второй входной вывод реле соединен с резистором, включенным между первым стабилитроном и светодиодом.

На чертеже представлено устройство управления импульсно-ключевым коммутатором, включающее выпрямительный мост 1, который соединен с выводами 2, 3 и 4, соединенными с цепью ротора электродвигателя и делителем напряжения 5. Последний включает потенциометр 6, первый, второй и третий резисторы 7, 8 и 9 соответственно. Устройство включает также соединенные между собой первый и второй стабилитроны 10 и 11, первый из которых соединен со светодиодом 12 и резистором 13, а второй стабилитрон 11 соединен с потенциометром 6 делителя напряжения 5 и светодиодом 12.

Устройство включает также реле 14, в состав которого входят светодиод 12 и оптосимистор 15. Последний соединен с выводами 16 и 17 силового коммутатора 18. Делитель напряжения 5 включает дополнительный резистор 19, соединенный с выводами 20 и 21. Реле 14 имеет первый и второй входные выводы 22 и 23. Первый входной вывод 22 соединен с потенциометром 6, а второй входной вывод 23 соединен с резистором 13. Силовой коммутатор 18 соединен посредством выводов 2, 3 и 4 с пускорегулирующими резисторами 24, 25 и 26, включенными в цепь фазного ротора 27 асинхронного электродвигателя 28.

Выпрямительный мост 1 включает диоды 29 и 30, соединенные между собой, с дополнительным резистором 19, выводом 20, потенциометром 6 и стабилитроном 10. Условно на схеме показан вал 31 ротора 27, который соединен с барабаном 32 грузовой лебедки, на канате которой подвешен груз 33. Силовой коммутатор 18 выполнен на полупроводниках. Реле 14 включает твердотельные компоненты.

Работает устройство следующим образом. При включении асинхронного электродвигателя с фазным ротором ЭДС ротора будет максимальной. При этом открывается стабилитрон 10 и напряжение подается на входные выводы 22 и 23 реле 14. Оптосимистор 15 открывается и открывает силовой коммутатор 18. Последний соединяет в звезду пускорегулирующее устройство - резисторы 24, 25 и 26 в цепи ротора 27. Электродвигатель получает вращательный момент и начинает разгоняться.

По мере увеличения частоты вращения ротора уменьшается его ЭДС. При снижении ЭДС ротора до установленного значения или до уставки, определяемой потенциометром 6, стабилитрон 10 закрываются, закрываются также реле 14 и силовой коммутатор 18. Последний разрывает звезду пускорегулирующих резисторов. При этом момент вращения ротора электродвигателя уменьшается от действия внешней нагрузки, которая передается валу 31 ротора 27 электродвигателя от действия груза 33 через канат и барабан 32 на вал 31 ротора электродвигателя.

В результате уменьшения момента вращения на валу ротора электродвигатель начинает тормозиться и частота вращения вала ротора уменьшается. При снижении частоты вращения вала ротора электродвигателя нагрузка на нем и ЭДС увеличиваются до значения пробоя уставки, определяемой потенциометром 6, стабилитрон 10 открывается и цикл работы устройства повторяется.

Импульсно-ключевое регулирование коммутатора данным устройством посредством вышеописанных элементов и соединений между ними исключило необходимость применения резисторов с большой рассеиваемой мощностью и большими габаритами, что обеспечило возможность компактной компоновки устройства с электронными компонентами, а также повысило надежность регулирования и управления электродвигателем.

Данные технические преимущества обеспечивают возможность создания компактного и экономичного по мощности устройства регулирования коммутатора.

Источники информации

1. А.Г.Яуре, Е.М.Певзнер, Крановый электропривод, справочник, М., “Энергоатомиздат”, 1988, с.273.

2. А.Г.Яуре, Е.М.Певзнер, Крановый электропривод, справочник, М., “Энергоатомиздат”, 1988, с.275.

3. RU 2075819 C1, 20.03.1997.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления работой асинхронных электродвигателей с фазным ротором. Техническим результатом является упрощение конструкции устройства, уменьшение его габаритов и потребляемой мощности. Устройство управления импульсно-ключевым коммутатором включает выпрямительный мост на диодах, который соединен с цепью ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Выводы выпрямительного моста соединены с пускорегулирующими резисторами асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Выпрямительный мост соединен с делителем напряжения, включающим резисторы и потенциометр. Устройство включает два стабилитрона, один стабилитрон соединен со светодиодом и резистором, а второй стабилитрон соединен с первым стабилитроном, потенциометром и светодиодом. Устройство содержит реле, в состав которого входят взаимодействующие между собой светодиод и оптосимистор. Оптосимистор соединен с коммутатором. Входные выводы реле соединены с потенциометром и резистором. Коммутатор соединен с пускорегулирующими резисторами, включенными в цепь ротора электродвигателя. 1 ил.

Устройство управления импульсно-ключевым коммутатором, включающее выпрямительный мост на диодах, который соединен первым, вторым и третьим выводами с цепью ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором, при этом выводы выпрямительного моста соединены пускорегулирующими резисторами асинхронного электродвигателя с фазным ротором, и соединенный с выпрямительным мостом делитель напряжения, соединенный со светодиодом, резистор, первый стабилитрон и соединенный с ним второй стабилитрон, соединенный с потенциометром делителя напряжения, коммутатор, соединенный посредством первого, второго и третьего выводов с пускорегулирующими резисторами, включенными в цепь ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором, отличающееся тем, что устройство включает реле, в состав которого входят светодиод и взаимодействующий с ним оптотиристор, последний соединен с коммутатором, реле имеет первый и второй входные выводы, первый входной вывод реле соединен с потенциометром делителя напряжения, второй входной вывод реле соединен с резистором, включенным между первым стабилитроном и светодиодом.