Устройство для импульсного регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя Советский патент 1984 года по МПК H02P5/40 

Изобретение относится к электррте1снике и может быть использовано при создании электроприводов с асин ронным электродвигателем, питаекым от источника электроэнергии через управляе1 1й комолутатор, позволяющий осуществить детерминированную коммутацию обмоток статора в процессе импульсного регулирования ,в заданном диапазоне частот вращения ротора, для механизмов .со спокойным характером нагрузки и значительньл ш маховыми массами, например сепарато ры, центрифуги и др. Известно устройство для импульсного регулирования частоты вра1дения асинхронного электродвигателя, содержащее тиристорный коммутатор в цепи статора, управляющие электроды которого подключены к выходу усилителя-переключателя, датчик и Зсщатчик частоты вращения, выходы.кото-, рых подключены к входам элемента сравнения в блоке задержки (1. Недостатком известного устройства является одновременная коммута-, ция всех обмоток статора, что приво дит к возникновению апериодических составляющих электромагнитного мо мента, вызывающих динамические перегрузки в трансмиссии рабочего механизма. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для импульсного регулирования часто ты вращения асинхронного элект11одви гателя , содержащее в цепи статора управляемый коммутатор с блоками управления, 6.ЛОК синхронизации, дат чик и задатчик частоты вращения, вы ходы которых соединены с входами элемента сравнения, формирователь импульсов, входом связанный с источ ником питания, а выходом - через счетчик импульсов с R-входом RS-три гера{2}. Недостатком известного устройств Является одновременная коммутация обмоток статора, что сопровождается -апериодическими составляющими электромагнитного момента, приводящими к динамическим перегрузкам. Цель изобретения - увеличение срока службы путем снижения динами«яеских перегрузок. Указанная цель достигается тем, что в устройство для импульсного регулирования частоты вращения асин ронного электродвигателя, содержаще в цепи -статора электродвигателя управляемый коммутатор с блоками управления, блок синхронизации, датчик и задатчи частоты вращения, вы ходы которых соединены с входами элемента сравнения, формирователь иШ1ульсов, входом связанный с источ IHUKOK питания, а выходом через счет чик импульсов с R-входом RS-триггера, введены три синхронных iтактируемых) RS-триггера, три элемента 2ИЛИ и один элемент 3 ИЛИ, управляемый ключевой элемент, два элемента задержки, один из которых управляемый, элемент сравнения снабжен блокирукяцим входом, связанным с CL-выходом RS-триггера, соединен также с управляющим входом управляемого элемента задержки и R-входом каждого из трех синхронных (тактируемых) RS-тpиггep в, S-входы которых соединены с й-выходом RS-триггера,; а С-входы соединены соответственно с выходами трех элементов 2 ИЛИ,один вход каждого из которых соединен с соответствукщими выходами блока синхронизации, а другсй вход каждого из трех элементов 2 ИЛИ соединен с выходом другого элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента 3ИЛИ и с входом управляемого элемента задержки, выход которого соединен с управляюцим входом управляемого ключевого элемента, через который вход блока синхронизации связан с источником питания, выходы синхронных (тактируемых) RS-триггеров соединены с соответствующими управляющими входами блоков управления комк татора статора, выходы которялх связаны соответственно с входами .элемента 3 ИЛШ. |На чертеже изображена схема устройства для импульсного регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя. Устройство для импульсного регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя содержит управляемаа коммутатор 1 в цепи обмоток статора асинхронного электродвигателя 2, датчик 3 частоты вращения, задатчик 4 частоты вращения, выход которых соединены с двумя входс1ми элемента 5 сравнения частот, который снабжен блокирующим входом, счетчик 6 импульсов, подключенный к источнику питания через формирователь 7 импульсов, выход счетчика 6 подключен к R-входу установки в нуль RS-триггера 8, GL-ВЫХОД которого соединен с блокирующим входом элемента 5 сравнения, блоки 9 - 11 управления, подключенные выходами на входы тирис,торного коммутатора 1 и элемента 3 ИЛИ 12, входами - к выходам синхронных (тактируемых) RS-триггеров 13 - 15 соответственно, S-входы установки в единицу которых соединены с Q-выходом RS-триггера,8, а R-входы установки в нуль - с Q-выходом RS-триггера 8, тактовые С-входы соединены с выходами элементов 2- ИЛИ 16 - 18. К входам элементов 2 ИЛИ 16 - 18 подключены выходы элемента

19 задержки и блока 20 синхронизации связанного с источником питания через ключ 21, выход элемента 3 ИЛИ 12 подключен на вход элемента 19 задержки и через элемент 22 задержки подключен на управляющий вход управлявмого ключа 21, а выход элемента 5 сравнения частот подключен на вход R установки в единицу кз-тригрера 8 инверсный выход ft. которого соединен с управляющим входом элемента . 22 задержки. Управляемый коммутатор 1 выполняется на тиристорах или симисторах и вместе с блоками 9-11 управления, образует управляемый силовой блок 23, специальное управление которым- позволяет осуществить детерминированную коммутацию обмоток статора. При этом управляемый силовой блок 23 может быть также включен в рассечку нулевой точки обмоток статора при соединении их звездой или последовательно с каждой из обмоток статора при соединении их треугольником.

Устройство для импульсного регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя работает следующим образом. .

Включение электродвигателя 2 осуществляется переводом КЗ-триггера 8 в единицу. При этом импульс напряжения с его выхода поступает на входы S установки в единицу синхронных RS-триггеров 13 - 15. На выходах триггеров 13 - 15 единичный сигнал отсутствует до появления на тактовых С-входах импульсов напряжения с. элементов 2 ИЛИ 16 - 18, которые поступают на них с выхода блока 20 синхронизации, связанного с источником питания. Два триггера, например 13 и 15, переводятся в состояние с единичным сигналом на выходе, под действием которых блоки 9 и 11 управления вырабатывсцот и подают на управл)«ощие электроды тиристо1)ов кокмутатора 1 управлянмцие импульсы, вследствие чего обеспечивается подключение двух обмоток статора к источнику питания в момент максимума линейного напряжения между .

Одновременно управляющие импульсы поступают на входы элемента 3 ИЛИ, с выхода которого импульсы напряжения подаются на входы элементов 19 и 22 задержки, последний из которых управляет ключевым элемеятом 21, которйлй отключает блок 20 синхронизации от источника питания, например сети переменного тока. Элемент-22 задержки работает таким образом, что задержка времени оточитывается им только после воздействия на его управляющий вход импульса напряжения с -выхода триггера 8. После поступления импульса напряжения на вход элемента 19 задержки

последний обеспечивает задержку своего выходного сигнала на 90 эл.град. Этим обеспечивается подключение третьей обмотки статора к соответствующей фазе источника питания в мс мент прохокдеиня ее фазного напряжения через максимальное значение. В этом состсжт принцип детерминированной коммутации обмоток статора.

Формирователь 7 импульсов преобразует синусоидальное напряжение сети, поступакщеё на его вход, в последовательность прямоугольных импульсов, которая поступает на вход счетчика 6 импульсов при переполнении которого на R-вход RS-триггера 8 поступает импульсе напряжения, переводящий триггер 8 в нулевое состояние, приводящее к снятию управляющих импульсов с коммутатора 1 и отключению обмоток статора асинхронного двигателя 2 от источника питания Таким образом, регулируя емкость счетчика 6, можно установить верхнюю границу регулирования частоты вращения Всша электропривода. При этомс инверсного 0-:выхода триггера на блокирующий вход .элемента 5 сравнения поступает сигнал, разрешающий сравнение частот вращения: измеренной датчиком 3 и поступактаей с выхода задатчика 4, последняя из котоptix определяет нижний предел изменения частоты вршцения в заданном диапазоне регулирования. Этим обеспечивается регламент паузы, во время которой электродвигатель отключен от источника питания. При уменьшении частоты вращения ниже частоты, поступающей с выхода задатчика 4, поступает импульс напряжения с выхода элемента 5 сравнения на S-вход RS-триггера 8, переводящий его снова в единичное состояние, являющееся начальной стадией детерминированного подключения обмоток статора к источнику питания, описанного выше.

Так процесс повторяется для каждого подключения. Задержка времени, отсчитываемая элементом 22 задержки времени, необходима для того, чтобы магнитный поток ротсчра уменьшился до такой величины, при которой его влияние на повторное включение минимально. Эта задержка времени для разных типов электродвигателей различна и соизмерима с утроенной постоянной времени роторной цепи. Таким образом,, осуществляется импульсное регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя при дете1 4ииироваином управлении. Все время цикла в зависимости от параметров питающей сети, емкости счетчика 6 и параметров нагрузки и электродвигателя делится на время включенного состояния и время выключенкого состояния. Синхронизация мсмента включения тиристоров и неодновременное полключение обмоток электродвигателя к источнику питания позволяют уменьшить переходные токи и моменты.

В результате потери в электродвигателе в переходных уменьшаются, а срок службы электропривода в целом увеличивается.за счет снижения динамических нагрузок в эле- :, ментах трансмиссии рабочего механизма.

Применение изобретения для импульсного регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей при детерминированной коммутации обмоток статора позволяет получить экономический эффект за .счет увеличения срока службы привода и раббчего механизма, а также уменьшения времени простоя и средств, необходимых для проведения ремонтных работ.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСЯОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, соде якащее в цепи статора электродвигателя управляемый коммутатор с блокакш управления, блок синхронизации, датчик и задатчик частоты вршцения/ выходы которых соединены с входами элемента сравнения Форлвдрователь импульсов, входом связанный с источником питания, а выходом 1ереэ счетчик импульсов - с R-входом RS-триггера, отличающееся тем, что, с Целью увеличения срока службы путем снижения динамических перегрузок, в него введены три синхронных (тактируемых) . RS -триггера, три элемента 2 ИЛИ и один элемент 3 ИЛИ, управляемый ключевой элемент, два элемента задержки, один из которых уп-j равляе14 й, элемент сравнения снабжен блокирукицим входом, связанным с 3 -выходом RS-триггера, который соединен также с управляющим входом управляемого элемента задержки и R-входом каждого из трех.синхронных (тактируемых) RS-триггеров,S -входы которых соединены с Q-выходом RS триггера, а С-входы соединены соответственно с выходами трех элеыентоз 2 ИЛИ, один вход каждого иэ которых соединен с соответствующими выходами блока синхронизации, а другой вход каждого из трех элементов 2 ИЛИ соединен с выходом дС угого элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента 3 ИЛИ и с входом управляемого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключевого элемента, через котогилй вход блока синхронизации связан с источником питания, выходы синхронных (тактиpyeNbix) KS -триггеров соединены с соответствуюадми управляющими входами блоков управления коммутатора в цепи статора, выходы которых свяю tc ю заны соответственно с входами элемента 3 ИЛИ. о