УСТРОЙСТВО ПЛАВНОГО ПУСКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2009 года по МПК H02P1/28 H02P27/16 

Описание патента на изобретение RU2369002C2

Известны тиристорные устройства плавного пуска асинхронного двигателя, в которых пуск двигателя осуществляется путем формирования определенной временной диаграммы напряжения на статоре двигателя. Известны также устройства плавного пуска, содержащие в своей структуре контур тока и реализующие пуск двигателя путем поддержания тока статора на заданном уровне. Основным назначением этих устройств является обеспечение безударного запуска и останова двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство плавного пуска, содержащее тиристорный преобразователь напряжения, включенный между статорной обмоткой двигателя и питающей сетью, датчики тока и напряжения, блок измерения электромагнитного момента, входы которого подключены к выходам датчиков тока и напряжения, и регулятор электромагнитного момента, вход обратной связи которого соединен с выходом блока измерения электромагнитного момента, а выход соединен с управляющим входом тиристорного преобразователя напряжения (патент US №5859514, кл. H02P 1/26, H02P 1/28, H02P 27/02, прототип).

Недостатком этого устройства является отсутствие возможностей регулирования скорости двигателя и обеспечения заданного темпа разгона привода при изменяющихся параметрах нагрузки.

Задачей изобретения является повышение качества регулирования скорости двигателя в асинхронных электроприводах с тиристорным управлением без датчика частоты вращения на валу.

Решение указанной задачи достигается тем, что устройство плавного пуска, содержащее тиристорный преобразователь напряжения, включенный между статорной обмоткой двигателя и питающей сетью, датчики тока и напряжения, блок измерения электромагнитного момента, входы которого подключены к выходам датчиков тока и напряжения, и регулятор электромагнитного момента, вход обратной связи которого соединен с выходом блока измерения электромагнитного момента, а выход соединен с управляющим входом тиристорного преобразователя напряжения, дополнительно снабжено блоком задания частоты вращения, функциональным блоком, датчиком ЭДС статора и регулятором частоты вращения, один вход которого соединен с выходом блока задания частоты вращения, а другой вход - с выходом функционального блока, причем выход регулятора частоты вращения соединен с управляющим входом регулятора электромагнитного момента.

Блок измерения электромагнитного момента выполнен с возможностью реализации зависимости

,

где m - электромагнитный момент двигателя;

T - период напряжения сети;

km - масштабный коэффициент;

us - мгновенное значение напряжения на статоре двигателя;

is - мгновенное значение тока двигателя;

Rs - величина активного сопротивления фазы обмотки статора.

Входы датчика ЭДС статора подключены к выходам датчиков тока и напряжения, а выход - к первому входу функционального блока, второй вход которого подключен к выходу датчика напряжения, причем функциональный блок реализует получаемую расчетным или экспериментальным путем зависимость:

,

где ω - вычисленное значение частоты вращения;

US - действующее значение напряжения фазы двигателя;

ES - действующее значение ЭДС фазы двигателя;

mk - значение максимального момента электродвигателя;

σ - полный коэффициент рассеяния двигателя;

XS - полное индуктивное сопротивление фазы двигателя;

ar - коэффициент затухания роторных цепей при разомкнутом статоре;

Sk - критическое скольжение двигателя.

На чертеже приведена структурная схема устройства плавного пуска асинхронного двигателя.

Устройство плавного пуска асинхронного двигателя 1 содержит тиристорный преобразователь напряжения 2, снабженный выводами для подключения к сети, а выходом присоединенный к статорным обмоткам асинхронного двигателя.

Управляющий вход тиристорного преобразователя подключен к выходу блока 3 управления, вход которого соединен с выходом блока 4 регулятора электромагнитного момента. Вход обратной связи блока 4 регулятора электромагнитного момента соединен с выходом блока 9 измерителя электромагнитного момента, входы которого подключены к выходам датчиков тока 7 и напряжения 8 двигателя. Вход управления блока 4 регулятора электромагнитного момента подключен к выходу блока 5 регулятора частоты вращения. Вход управления блока 5 регулятора частоты вращения связан с выходом задатчика 6 частоты вращения, а вход обратной связи - с выходом функционального блока 11. Входы функционального блока 11 подключены к выходам датчиков напряжения 8 и ЭДС 10 статора двигателя. В блоке 9 измерителя электромагнитного момента реализована зависимость:

,

где m - электромагнитный момент двигателя;

Т - период напряжения сети;

km - масштабный коэффициент;

us - мгновенное значение напряжения на статоре двигателя;

is - мгновенное значение тока двигателя;

Rs - величина активного сопротивления фазы обмотки статора.

Входы датчика ЭДС статора 10 подключены к выходам датчиков тока и напряжения, а функциональный блок выполнен с возможностью реализации получаемой расчетным или экспериментальным путем зависимости:

,

где ω - вычисленное значение частоты вращения;

US - действующее значение напряжения фазы двигателя;

ES - действующее значение ЭДС фазы двигателя;

mk - значение максимального момента электродвигателя;

σ - полный коэффициент рассеяния двигателя;

XS - полное индуктивное сопротивление фазы двигателя;

ar - коэффициент затухания роторных цепей при разомкнутом статоре;

Sk - критическое скольжение двигателя.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда сигнал задания частоты вращения остается неизменным, частота вращения двигателя соответствует заданной, а момент, развиваемый двигателем, равен моменту нагрузки, на выходах датчиков тока 7, напряжения 8 и ЭДС 10 статора появляются сигналы, пропорциональные току, напряжению и ЭДС статора двигателя, на выходе блока 9 измерителя электромагнитного момента появляется сигнал, пропорциональный значению электромагнитного момента двигателя, а на выходе функционального блока 11 - сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора асинхронного двигателя.

Регулятор 5 частоты вращения, в котором определяется отклонение частоты вращения от заданного в блоке 6 значения, вырабатывает сигнал управления, зависящий от типа регулятора скорости и величины момента сопротивления на валу двигателя.

Регулятор 4 электромагнитного момента вырабатывает сигнал управления, зависящий от отклонения электромагнитного момента двигателя от заданного блоком 5 значения.

Блок управления 3 при этом обеспечивает на выходе тиристорного преобразователя 2 напряжение, достаточное для преодоления двигателем 1 нагрузки при заданной частоте вращения.

Изменение задания на частоту вращения приведет к изменению сигнала управления, в зависимости от которого блок управления 3 будет изменять углы открытия тиристоров, уменьшая или увеличивая напряжение на выходе преобразователя 2, в результате будет возрастать или уменьшаться ток, момент и частота вращения двигателя. Сигналы на выходах датчиков тока 7, напряжения 8 и ЭДС 10 статора и блока 9 измерения электромагнитного момента будут соответствовать значениям тока, напряжения, ЭДС статора и электромагнитного момента двигателя при новой частоте вращения, а сигнал на выходе функционального блока 11 - значению этой частоты вращения, что вызовет соответствующее изменение сигнала на выходе блока 5 регулятора частоты вращения, приводящее, в свою очередь, к изменению сигнала на выходе блока 4 регулятора электромагнитного момента. Процесс регулирования будет продолжаться до тех пор, пока на выходе блока 4 регулятора электромагнитного момента не установится сигнал, обеспечивающий на выходе тиристорного преобразователя напряжение, достаточное для преодоления двигателем нагрузки при заданной частоте вращения.

При изменении момента нагрузки и колебаниях напряжения сети поддержание заданной частоты вращения осуществляется аналогичным образом.

Технический результат, достигаемый от введения в известное устройство плавного пуска асинхронного двигателя датчика ЭДС статора, функционального блока и регулятора частоты вращения, заключается в улучшении качества регулирования скорости асинхронного электродвигателя без датчика частоты вращения на валу по сравнению с известным устройством.

Похожие патенты RU2369002C2

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2007
  • Зюзев Анатолий Михайлович
  • Нестеров Константин Евгеньевич
RU2389127C2
ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2003
  • Зюзев А.М.
  • Нестеров К.Е.
RU2251204C1
ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2006
  • Зюзев Анатолий Михайлович
  • Нестеров Константин Евгеньевич
RU2380821C2
ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2014
  • Тимошкин Вадим Владимирович
  • Глазырин Александр Савельевич
  • Глазырина Татьяна Анатольевна
  • Козлова Людмила Евгеньевна
  • Полищук Владимир Иосифович
RU2576330C1
ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2006
  • Тутаев Геннадий Михайлович
  • Никулин Владимир Валерьевич
  • Гуляев Игорь Васильевич
  • Ломакин Алексей Николаевич
RU2313895C1
Устройство для управления двигателем двойного питания 2016
  • Тутаев Геннадий Михайлович
  • Гуляев Игорь Васильевич
  • Бобров Максим Андреевич
  • Волков Антон Владимирович
RU2625720C1
ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 2002
  • Никулин В.В.
  • Тутаев Г.М.
  • Гуляев И.В.
  • Сонин Ю.П.
RU2231208C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ 2006
  • Никулин Владимир Валерьевич
  • Тутаев Геннадий Михайлович
  • Гуляев Игорь Васильевич
  • Ломакин Алексей Николаевич
RU2320073C1
СПОСОБ КВАЗИЧАСТОТНОГО МЯГКОГО ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Балавин Михаил Александрович
  • Балтер Ян Семенович
  • Бурганов Фарит Салихович
  • Важенин Юрий Иванович
  • Горюнов Олег Алексеевич
  • Иванов Игорь Алексеевич
  • Кузнецов Олег Алексеевич
  • Михаленко Сергей Владимирович
  • Швабский Виктор Лейбович
  • Эпштейн Исаак Израилевич
RU2277289C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ 2007
  • Однокопылов Георгий Иванович
  • Однокопылов Иван Георгиевич
RU2326480C1

Реферат патента 2009 года УСТРОЙСТВО ПЛАВНОГО ПУСКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для плавного пуска и регулирования скорости асинхронных тиристорных электроприводов общепромышленного применения, а именно для привода вентиляторов, компрессоров, насосов, шлифовальных машин, транспортеров, механизмов горизонтального перемещения подъемно-транспортных машин и др. Техническим результатом является повышение качества регулирования скорости асинхронного двигателя без датчиков момента и частоты вращения. Устройство плавного пуска содержит тиристорный преобразователь напряжения, блок управления, блок регулятора частоты вращения, блок задания частоты вращения, измеритель частоты вращения двигателя, выполненный на основе измерителя ЭДС статора с датчиками тока и напряжения двигателя, блок измерения электромагнитного момента и блок регулятора электромагнитного момента. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 369 002 C2

Устройство плавного пуска асинхронного двигателя, содержащее тиристорный преобразователь напряжения, включенный между статорной обмоткой двигателя и питающей сетью, датчики тока и напряжения, блок измерения электромагнитного момента, входы которого подключены к выходам датчиков тока и напряжения, и регулятор электромагнитного момента, вход обратной связи которого соединен с выходом блока измерения электромагнитного момента, а выход соединен с управляющим входом тиристорного преобразователя напряжения, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено блоком задания частоты вращения, функциональным блоком, датчиком ЭДС статора и регулятором частоты вращения, один вход которого соединен с выходом блока задания частоты вращения, а другой вход - с выходом функционального блока, причем выход регулятора частоты вращения соединен с управляющим входом регулятора электромагнитного момента, при этом блок измерения электромагнитного момента выполнен с возможностью реализации зависимости

где m - электромагнитный момент двигателя;
Т - период напряжения сети;
km - масштабный коэффициент;
us - мгновенное значение напряжения на статоре двигателя;
is - мгновенное значение тока двигателя;
Rs - величина активного сопротивления фазы обмотки статора, входы датчика ЭДС статора подключены к выходам датчиков тока и напряжения, первый вход функционального блока подключен к выходу датчика ЭДС, а второй вход - к выходу датчика напряжения, причем функциональный блок выполнен с возможностью реализации зависимости
,
где ω - вычисленное значение частоты вращения;
Us - действующее значение напряжения фазы двигателя;
Es - действующее значение ЭДС фазы двигателя;
mk - значение максимального момента электродвигателя;
σ - полный коэффициент рассеяния двигателя;
XS - полное индуктивное сопротивление фазы двигателя;
αr - коэффициент затухания роторных цепей при разомкнутом статоре;
Sk - критическое скольжение двигателя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2369002C2

СПОСОБ МЯГКОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНОЙ 2001
  • Хохлов Ю.И.
RU2192703C1
ТРЕХФАЗНЫЙ НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 2002
  • Ключев В.И.
  • Миронов Л.М.
  • Шеляховский М.А.
RU2231203C2
Устройство управления электроприводом переменного тока 1976
  • Онищенко Георгий Борисович
  • Локтева Ирина Львовна
  • Шакарян Юрий Гевондович
  • Плотникова Татьяна Васильевна
SU657558A1
Частотно-регулируемый электропривод 1979
  • Альтшулер Игорь Александрович
  • Эпштейн Исаак Израилевич
SU866681A1
СОСТАВ ДЛЯ МАТИРОВАНИЯ СТЕКЛОИЗДЕЛИЙ 2000
  • Федорова В.А.
  • Кинеева О.Ю.
  • Широкова Л.С.
  • Шигалева Г.М.
RU2189952C2
US 5859514 A, 12.01.1999
Способ устранения обширных дефектов твердого нёба 2019
  • Виссарионов Владимир Алексеевич
  • Мустафаев Магомет Шабазович
  • Тарчокова Эльмира Мухамедовна
  • Мустафаева Софият Магометовна
  • Дышекова Салима Амуровна
RU2733863C1
JP 3173374 A, 26.07.1991
Способ иммобилизации кислых протеиназ 1976
  • Янишпольский Виктор Васильевич
  • Тертых Валентин Анатольевич
  • Чуйко Алексей Алексеевич
  • Крылова Юлия Игнатьевна
  • Козлов Леонид Васильевич
  • Антонов Владимир Константинович
SU621680A1
Способ получения циклических ацеталей 1951
  • Воронков М.Г.
  • Титлинова Е.С.
SU101559A1

RU 2 369 002 C2

Авторы

Зюзев Анатолий Михайлович

Нестеров Константин Евгеньевич

Даты

2009-09-27Публикация

2007-12-05Подача