Устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем Советский патент 1983 года по МПК H02P7/58 

Ля, и через четвертый инвертор соединен с другими объединенными К-входами ЭК-триггера, R и S входы которого соединены с выходами пятого и шестого элементов И-НЕ

соответственно, одни входы которых соединены с соответствующими выходами -триггера, а другие входы объединены и соединены через пятый инвертор с выходом второго элемента И-НЬ.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ О,ЦНОФАЗШ.ЛМ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВН; ГАТЕЛЕН с рабочей и пусковой обмотками, содержащее один коммутатор, вьадолненный н.а коммутационных элементах по однофазной мостовой схеме, од«а диагональ которой подключена к источнику переменного тока, а другая диагональ подключена к рабочей обмотке статора элекгтродвигателя, синхронизатор, вход которого подключен к источнику переменного toка, а выход соединен со счетным входом счетчика импульсов и с одним входом первого элемента И-НЕ, другой вход которого соединён с одними объединенными DK -входами ЗК-триггера и связан с одним выводом источника питания через резистор, а с другим выводом источника питания - через замнкаквдий контакт первой кнопки управления, выход первого элемента И-НЕ соединён со счетным входом ЭК-триггера, выходы которого соединены с одними входами соответствующих двух элементов И, соединенных выходами с управляквдими входами соответствующих коммутационных элeмeнtoв, два дешифратора, которых объединены и подключены к выходу счетчика импульсов, а их выходы соединены с соответствующими входами R -триггера, инверсный выход которого соединен с одним входом второго элемента И-НЕ, соединен.ного другим входом с одним выводом источника питания через резистор . и с другим выводом источника питания через замыкающий контакт второй кнопки управления, выход второго элемента соединен со сче.тным входом Т-триггера и с одним входом . третьего элемента , другой вход которого через первый инвертор сое-динен с разрешающим входом счётчика импульсов, выход третьего элемента И-НЕ через второй инвертор соединен с другими объединеннь1мй входами С/) двух элементов И, четвертый элемент П-НЕ, выход которого соединен с С разрешающим входом счетчика импуль-. сов, -один вход четвертого элемента И-НЕ соединен с выходом счетчика циклов, а другой вход соединён с входом третьего инвертора и через реD зистор с одним выводом источника : питания и через замыкающий контакт N0 третьей кнопки управления с другим Э выводом источника -питания, выход , третьего инвер ра соединен с раз- .- 3 решающим входом счетчика циклов, вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера/другой коммутатору о тNd л и. ч а ю иге е с я тем, что, с целью уменьшения массо-габаритных показателей и повышений надежности, в него введены четвертый и пятый инверторы, пятый и шестой элементы И-НЕ и одновибратор, а другой коммутатор ВЕшолнен на одном, коммутайионном элементе, вход одновибратора соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, а выход соединен, с I управляющим входом другого коммутатора, подключенного к источнику переменного тока через пусковую обмотку однофазного электродвигате

: ... . ... Изобретение относится к электротехнике .и может быть использовано в электроприводах общепромышленных ме ханизмов, например в стиральных машинах. Известно устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем, содержащее коммутатор, подключенный к обмотке статора электродвигателя, блок управления, состоящий из двух счетчиков импульсов, , двух элементов И, двух статических триггеров и счетного триггера, генератора импульсов IJ. Недостатком известного устройств является низкая надежность его работы. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство дл управления однофазным асинхронным. электродвигателем с рабочей и пуско вой обмотками, содержащее один комм татор, выполненный на 1соммутационных элементах по однофазной мостовой схеме, одна диагональ которой иодключена к источнику переменного тока, а другая диагональ подключена к рабочей обмотке статора электродвигателя, синхронизатор, вхЬд кото рого .подключен к источнику переменного тока/ а выход соединен со счетным входом счетчика импульсов и одним входом первого элемента И-НЕ, другой вхрд которог о соединен с одними объединенныгли ЭК-входами .Н:-трИггера и связан с одним выводом источника питания «ерез резистор :а с другим выводом истШника питания - через замыкакадий контакт кнопки управления, выход первого эл мента И-НЕ соединен со счетным входом Ж- триггера, выходы которого соединены с одними входами соответствующих двух элементов И, соединён ных выходами с управляющими входами соответствующих коммутационных элементов, два дешифратора, входы которых объединены и подключены к выходу счетчика импульсов, а их выходы соединены с соответствующими входаш RS-триггера, инверсный выход которого соединен с одним входе второго элемента И-НЕ, соединен него другим входом с однимвыводом источника питания через резистор и с другим выводом источника питания через замыкающий контагт второй кнопки .управления, вуход второго .элемента И-НЕ соединен со счетнам входом Т-триггера и с оДйим входом третьего элемента И-НЕ, другой вход которого через первый инвертор соединен с разрешающим входом счетчика импульсов, выход третьего элемента И-НЕ через второй инвертор соединен с другими объединенными входами двух элементов И,, четвертый элемент И-НЕ, выход которого соединен с: разрещаютщим входом счетчика импульсов, один вход четвертого элемента И-НЕ соеди нен с выходом счетчика циклов, а другой вход соединён с входом третьего инвертора и через резистор с одним Выводом исто;чника питания и .через замыкающий контакт третьей кнопки управления с другим выводом источника питания, в.ыход третьего инвертора соединён с разрешающим входом счетчика циклов, вход которого соединен с прямым выходом Л -триггера, другой коммутатор в цепи пусковой обмотки, связанный с выходами элементов и И выполненный по мостовой схеме 23 Недостатком этого устройства являются большие массо-габаритные показатели из-за того, что коммутатор в цепи пусковой ормотки статора так же, как и в цепи рабочей обмотки, выполнен по мостовой схеме и поэтому содержит четыре коммутационных элемента. Увеличенное количество коммутационных элементов снижает надежность работы устройства. . , . , .::, . .:. , Цель изоб;ретения - уменьшение массы и габаритов устройства и. повышение надежности его работы. Это цель достигается тем, что в устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем введены четверт ый и пятый инверторы, и шее тор элементы И-НЕ и одновибратор, вход; которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, . а выход соединен с упр.авляющим входом другого коммутатора, В1шолненного на одном коммутационном элементе и подключенного к источнику переменного тока пусковую обмотку статора однофазногр электродйигателя, и через четвёртый ;инвертор соединен с лругими объеди ненными. Ilk-входами ЭК-триггера, )1 и 5 входы которого соединены с выходами пятого и шестого элементов И-НЕ соответственно, оя«и входы которых соединены с соответствующими выходами Т-триггера, а другие входы и соединены через ПЯТЫЙ /инвертор С; выходом второго эле мента И-НЕ

На фИг 1 йокаэана блок-схема устройства; на фиг, 2 - диаграммы напряжений на элементах устройства.

Устройство для управления одноФазным асинхронным электродвигателем содержит синхронизатор 1 , вход которого подключён к источнику переменного тока, а выход соединен со счетным входом счетчика 2 импульсов , дешифраторы 3 и 4 , входы которых сЬединены с вйходом счетчика : 2 импул сов, счетчик 5 циклов Т -тргер 6, одновибратор 7, ЭК -триггер 8 К -триггер 9, входы которого соедй не,ны с выходами дешифраторов 3 и 4, :а пр)ямой выход соединен с входом счетчика 5 циклов, элементы И 10 и 11/ одни входы которых соединены с выходами ЭК -триггера 8, элемент Й-НЁ 1-2,, один вход которого соединен с выходом сЧетчика 5 циклов, элемент И-НЕ 13, один вход которо:го соединён с выходом синхронизатора 1, а другой вход - с одними объеди-ненными ЗК-входами ЭК -тригге и с ОДНИМ выводом источника питания через резистор и с другИ1уг выводом исто ника питания через замыкающий контакт первой кнопки, ;элемент И-НЕ 14, выход котррогр соединен с входом одновибратора 7 элемент И-НЕ 15, .один вход которогО соединен q инверсным/выходом RS-триггера 9 Другой вход ч:ерез резистор с Ьднйм-выводом источника питания и череЗ. замыкающий контакт второй кноШ-й уИравленйя с другим выводом ист-очника:питания,: а eroi выход соедйнен со счётным входом Т -триггера б, выходы которого соединены с одними входами соответствующих элементов И-HiB 16 и 17, инвертор 18, йход которого соединён с выходом одновибратора 7, а выход соединён с другими объединенными Ok -входами 7IK-триггера 8, инвертор 19, вход которого соединен с другим входом элемента И-НЕ 12 через резисФор с одним выводом источника питания и через размыкающий контакт третьей кнопки управления с другим выводом источника питания, инвертор 20, вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ 12, а выходс одним входом элемента И-НЕ 14,

выход которого через инвертор 21 соединен с другими объединенными входами элементов :И 10 и 11 другой вход элемента И-НЕ 14 соединен с выходом элемента И-НЕ 15 и через инвертор 22 с объединенными другими входами элементов И-НЕ 16 и 17, подключённых выходами к входам R и g зк-триггера 8 соответственно, счетный вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ 13, ра:зрешаю1аий вход счётчика импульсов соединен с выходом инвертора 19, выходы элементов и 10 и 11 соединены с управляющими входами соответствующих коммутационных элементов, оставляющих. коммутатор 23, выполненный по мостовой схеме, одна диагональ которой подключена к источнику переменного тока, а другая - .к рабочей обмотке 24 статора электродвигателя, пусковая обмотка 25 которого через коммутатор 26 подключена к источнику переменного тока, причем управлякзщий вход коммутатора 26 соединен с выходом одновибратора 7.

На фиг. 2 показаны диаграмма 27 напряжения источника переменного тока, диаграмма 28 напряжения на . выходе синз онизатора 1, диаграмма 29 напряжения на выходе RS-триггера 9, диаграмма 30 напряжения на выходе, элемента И-НЕ 17, диаграмма 31 напряжения на выходе одновибратора 7, диаграмма 32 напряжения на выходе инвертора 18, диаграммы 33 и 34 напряжений на выходах элементов И 10 и 11 соответственно, диаграммы 35 и 36 напряжений на пусковой обмот ке 25 и рабочей обмотке 24 соответственно.

Устройство работает следующим образом. , . ; -. . ; : Выключенное состояние устройства обеспечивается замкнутым состоянием третьей кнопки управления сигнал логического нуля на одном из входов элемента ИгНЕ 12 и на входе инвертора 19, а на их выходах - уровень ло гической единивда, - которым запрещаетгся работа счетчика 2 импульсов и устанавливается в нулевое состояние счётчик 5 цикло:в. На выходе счетчика 5 циклов в этом состоянии имеется сигнал логической единицы, который изменяется на состояние логческого нуля при Достижении счетчиком циклов заранее установленного

- счета. ; - . -. . . , ; . .

Включение устройства в работу осуществляется размыканием кнопки управления. При этом на выходах элемента И-НЕ 12 и инвертора 19 появляется уровень логического нуля Счетчик 2 импульсов обеспечивает двухступенчатое преобразование: импульсы с частотой питактей сети преобразуются в импульсы с частотой кратной частоте питающей сети (диаграмма 28), Затем происходит счет импульсов с периодом 1,28 с. Эти импульсы поступают с выхода сче чика 2 импульсов на дешифратор 3 первого счета и на дешифратор 4(и -К счета. . .Таким образом, по спаду первого импульса с периодом 1,28 с на выход дешифратора 3 образуется спад, срртветствующий уровню логического нуля, который держится до окончания второго импульса с периодрм 1,28 с Логическим нулем на выходе дешифратора 3 переключается RS-триггер 9 и иа его выходе появляефея сигнал логического нуля (диаграмма 29), который, проходя через логические элементы И-НЕ 14 и 15, запускает одновибратор 7 и через инвертор 21 поступает на объединенные входаа лог ческих элементов И 10 и 11. На выходе элемента И 10 появляется сигна (диаграмма ЗЗ), поступающий на упра ляющий вход коммутатора 23. Коммутационные элементы (.симисторы) в од ной диагонали моста находятся в про водящем состоянии и подключают рабо чую обмотку 24 статора к источнику переменного тока (диаграмма 36/. . Одновременно с одновибратора 7 по ступает сигнал на управляющий вход коммутатора 26 (симистора, и пусковая обмотка 25 подключается к ис.точнику переменного тока (диаграмма 35) на время, заданное одновибра тором. По истечении этого времени пусковая обмотка 25 отключается, и электродвигатель продолжает вращаться за счет электромагнитного поля, создаваемого рабочей обмоткой 24. При поступлении h- К -го импульса на вход дешифратора 4 на его выходе появляется импульс логического нуля, которым RS-триггер 9 переключается в первоначальное состояние, а счетчик 5 циклов переводится в состойние единицы. :Сигнал логической единицы с выхода RS -триггера 9 инвертируется элемен .том И-НЕ 15 и через элемент И-НЕ 1.4 И инвертор 21 поступает на вход элемента И 10, отключается кок& утатор 23, электродвигатель останавливается наступает пауза. Далее пр спаду импульса на выходе.элемен .та 15 переключается в противоположное состояние Т-триггер б, т.е. на инверсном выходе этого триг гера появляется сигнал логической единицы, который поступает на один из вхрдов элемента И-НЁ 17, на друг вход которого во время паузы посту.пает с выхода элемента И-НЕ 15 через, инвертор 22, также сигнал логи ческой единицы.Следовательно, на вых де элемента И-НЕ 17 во время паузы имеется сигнал логического нуля. который поступает на S-вход ЗК-триггера 8. JK-триггер 8 изменяет свое состояние на противоположное. Теперь на прямомj выходе К-триггера 8, имеетсяуровень логической единицы, а на инверсном - уровень логического нуля. Пауза длится в течение К тактовых счетов. После достижения десятого тактового счета на выходе дешифратора 3 первого счета снова появляется уровень логического нуля. Этим сигналом переключается R -триггер 9, на выходе элемента И-НЕ 14 появляется уровень логической единицы, этот сигнал запускает одновибратор 21. Сигналом с одновибратЬра 7 (диаграмма 31) на определенйое время включается коммутатор 26, который подкоточает .пусковую обмотку 25 к источнику переменного тока. Однрвременно сигнал логической единицы с выхода инвертора 21 поступает на входы элементов и 10 и 11, а так как только сигнал с прямого выхода 5К -триггера 8 имеет уровень логической единицы, то на выходе элемента И 11 Появляется сигнал логической единицы (диаграмма 34), которым включается в работу коммутатор 23 и подключается рабочая обмотка 24 к источнику переменного тока. Причем полярность подключения рабочей обмотки относительно пусковой изменяется на противоположную по сравнению с предыдущим циклом. Вследствие этого направление вращения .электродвигателя изменяется на противоположное. После обработки одновибратором 7 заданного времени запуска пусковая обмотка 25 отключается. При достижении шестнадцатого счета на выходе дешифратора 4 (и-к) счета появляется сигнал логического нуля и Д§-триггер 9 перебрасывается в первоначальное состояние. Счетчик 5 циклов переводится в состояние 2 . Сигнал логической единицы с выхода RS -триггера 9 инвертируется элементом И-НЕ 15 И через элемент И-НЕ 14 и инвертор 21 поступает на вход элемента И 11, отключается рабочая обмотка 24, и электродвигатель останавливается. При за№лкании второй кнопки управления на один из входов элемента И-НЕ 15 подается .сигнал логического нуля, а на его выходе появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход инвертора 22 И на.один из входов элемента И-НЕ 14, tia другом входе которого имеется сигнал логической единицы. Следовательно, на выходах элемента И-НЕ 14 и инвертора 22 сигнал логического нуля независимо от состояния RS-триггера 9, а на выходах элементов И-НЕ 16 и 17: сигналы логической, единицы, которые постоянно нахолятся йа RS-входах ЭК -триггера 8 , и его состояние остается неизменным. По сигналу логического нуля с выхода элемента И-НЕ 14 запускается одновибратор 7, сигналы с которого на время запуЬка включают коммутатор 26. Кроме того, сигнал логического нуля поступает на вход инвертора 21, на выходе которого Появляется сигнал логическойединицы. Этот сигнал поступает на второй вход элемента И JO, а поэтому включается коммутатор 23 и/ соответственно, рабочая обмотка 24 cTatbpai . электродвигателя.,

Переключение полярности рабочей обмотки 24 относительно пусковой обмртки 25 в этой случгае не пррисходит, и электродвйгат1ель вр:а1дается без паузы V реверсирования.

Работа элёктродвитателя может ;пррйэводиться с реверсом и на скброс-; тн в два раза меньшей номинальной.

При разомкнутом состоянии первой кнопки управленнясигн.ал логической единицы образованный подключением к источнику питания через резистор, :поступает на один из входов элемента И-НБ 13-й на объединенные ЭК-входы ЭК г-триггера 8. В этом случае сигнал от сИнхрбнизатрра 1 поступает на сч:етный вход ЭК-триггера 8, и снимается запрёт, н работу ЭК-триггера 8 ;по счетному входу, так как сигнал логичгеского нуля на К -входах заменяется на сигнал логической единицы По сигналу с дб1иифратора 3 перебрасывается Я5-триггер 9. За пускается,одновибратор 7, включаетея коммутатрр 26 и, сортветст1веинр, пусковая Обмотка 25 электродвигатеЯЯ Сигнал также поступает на рбъединенныё ЭК-входы W -триггера В. При этом уровень лргйчёского нуля вводится на изменение состояния , ЭК -триггера 8 по сигналу, поступаю щему на счетный вход этрго триггера иа время, заданное одновибратрРРМ 7 : Таким образом, во время запуска рабочая обмотка 24 питается напряжением с частотой источника переменного тока. После окончания запуска на входе одновибратора 7 прявляется сигнал логического нуля и снимаются управляющие с входа коммутатора 26. Одновременно на .выходе инвертора 18 появляется сигнал логической единицы, чем снимается запрет на переключение ЭК-триггера 8 по счетнсяну входу, И ЭК-триггер В начинает переключаться с частотой в два раза меньше частоты источ-ника переменного тока, и с такой же частотой переключаются коммутационные элементы коммутатора 23 Так как в момент запуска на инверсном выхрде эк -триггера 8 .я сигнал логической единицы, то на выходе элемента И 10 - также сигнал логической . единицы. Коммутационйые элементы в одной диагонали мРстовой схемы коммутатора 23 включены. После .переключения элемента И-НЕ 13 на выходе элемента И 10 прявляется;импульс, соответствукадий уровню логического НуДя, а на вьгходе элемента И 11 импульс, соответствующий уровню логической единицы. Коммутационные элеметы включаются в другой диагойаяи мостовой схемы коммутатора 23. Такое переключение крммутационных элементов обеспечивает на рабочей обмотке 24 напряжение с частотой в два раза меньше частоты источника питания (диаграмма 36), что приводит к уменыаению в два раза частоты вращения электродвигателя .

Таким образом, предложенное устГХ5йство обеспечивает режим пуска, реверса и регулирование скорости электродвигателя в соответствии с заданИым циклом работы при уменьшеннсял . количестве коммутационных элементов S цепи обмотки статора, чём достигается уменьшение маСср- габарйтных показателей электропривода и пр.выйиется надежность его работы.