Устройство для торможения асинхронного электродвигателя Советский патент 1984 года по МПК H02P3/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов подъема, передвижения и поворота подъем но-транспортных машин. Известно устройство для торможения асинхронного электродвигателя, содержащее источник постоянного ток выход которого подключен к обмотке статора электродвигателя С 13. Недостатком известного устройств является низкая надежность из-за от сутствия контроля окончания динамич кого торможения двигателя, что приводит к дополнительному нагреву обмоток двигателя. . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для торможения асинхронного электродвигателя, содержащее выпрямител входом подключенный к фазам роторно обмотки электродвигателя, реле, катушка которого соединена с выходом усилителя, пусковой контактор, конт тор динамического торможения, в цеп питания катушки которого включен ра ,кй контакт катушки пускового контактора и замыкающий контакт реле, источник постоянного тока, подкл ченный к двум фазам статорной обмот ки электродвигателя через замыкающи контакты катушки контактора динамического торможения, другой размыкаю щий контакт которого включен в цепь питания катушки пускового контактора С 21. Известное устройство характеризуется низкой надежностью и большими потерями времени на процесс торможения механизма.Вследствие, того, что время отключения двигателя с момента подачи соответствующей команды зависит от величины нагрузки на валу дви гателя в начальный- момент, выпрямленное напряжение подается на обмот су статора электродвигателя более длительное время при большой нагрузке на валу двигателя и более короткое - при малой. Процесс торможения механизма при большой нагрузке проис ходит с недостаточным быстродействием, так как на низких частотах вращения ротора двигателя (т.е. в конце динамического торможения) момент на его Балу незначителен. Это приводит к большому времени торможения механизма. Низкая надежность известного устройства обусловлена также , что длительность подключения обмотки статора электродвигателя, например, к источнику постоянного тока зависит только от величины нагрузки в началь ный момент торможения, т.е отсутствует контроль величины нагрузки в процессе торможения. Следовательно, в случае изменения нагрузки на валу двигателя в процессе торможения отключение обмотки статора элек тродвигателя происходит либо значительно позже остановки механизма, что приводит к дополнительному нагреву обмоток двигателя, либо - при слишком высокой частоте вращения ротора электродвигателя, что приводит к резкому (с ударами) торможению механизма. Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в устройство для торможения асинх ройного электродвигателя, содержащее выпрямитель,.входом подключенный к ;фазам роторной обмотки электродви5гателя, реле, катушка которого соеди нена с выходом усилителя, пусковой контактор, контактор динамического торможения, в цепь питания катушки которого включен размыкающий контакт катушки пускового контактора и замыкающий контакт реле, источник постоянного тока, подключенный к двум фазам статорной обмотки электродвигателя через замыкающие контакты катушки контактора динамического торможения, другой размыкающий контакт которого включен в цепь питания катушки пускового контактора, введенг:. двигатель электрогидротолкателя колодочного тормоза, блок сравнения с задающим входом, блок за держки, тормозной контактор и вспомогательное реле, катушка которого включена мелсду двумя фазами статорной обмотки электродвигателя, замыкающие контакты вспомогательного реле включены в цепи питания катушек пускового и тормозного контакторов соответственно, размыкающий контакт вспомогательного реле включен в. цепь питания катушки контактора динамического торможения, замыкающий контакт вспомогательного реле шунтирован за1 1ыкающим контактом реле, обмотка статора двигателя электрогидротолкателя колодочного тормоза снабжена выводами для подключения к источнику питания Через контакты катушки тормозного контактора, выход выпрямителя соединен с блоком сравнения с задающим входом, выход которого через блок задержки соединен с входом усилителя. На чертеже представлена схема устройства. Устройство для торможения асинхрон ного электродвигателя 1 содержит выпрямитель 2, входом подключенный к фазам роторной обмотки электродвигателя 1, реле, катушка 3 которого соединена с выходом усилителя 4, пусковой контактор, контактор динамического торможения, в цепь питания катушки 5 которого включен разыкающий контакт, б катушки 7 пуско- вого контактора, и замыкающий контакт 8 реле, источник постоянного тока 9, подключенный к двум фазам статорной обмотки электродвигателя через замыкающие контакты 10 катушки 5, контактора динамического торможения , другой размыкающий контакт 11 включен в цепь питания катушки 7 пускового контактора, двигатель 12 электрогидротолкателя колодочного тормоза, блок сравнения 13 с задающи входом, блок задержки 14, тормозной контактор и вспомогательное реле, катушка 15 которого включена между двумя фазами статорной обмотки электродвигателя 1, замыкающие контакты 16 и 17 вспомогательного реле вкл чены в цепи питания катушек пускового и тормозного контакторов соответственно, размыкающий контакт 18 вспомогательного реле включен в цепь питания катушки 19 тормозного контактора, замыкающий контакт 17 вспомогательного реле шунтирован за-мыкгющим контактом 20 катушки реле, обмотка статора двигателя 12 электро гидротолкателя колодочного тормоза снабжена выводами для подключения к источнику питания через контакты 21 катушки 19 тормозного контактора, выход выпрямителя 2 соединен с блоком сравнения 13 с задающим BXQдом, выход которого через блок задержки 14 соединен с входом усилителя 4.

Выпрямитель 2 выполнен на диодах 22-27, блок сравнения 13 выполнен в виде потенциометрического делителя на резисторах 28 и 29 и стабилитроне 30, блок задерн(ки 14 содержит резистор 31 и конденсатор 32, усилитель 4 содержит транзисторы 33 и 34, и диод 35.

Устройство работает следующим образом.

Для осуществления тормозного мом,ента двигатель отключают от источц.рка питания, К двум фазам статорной рбмотки электродвигателя 1 подключается источник постоянного тока 9, в результате чего осуществляется динамическое торможение. Причем при размыкании контактов всяомогательного реле катушка 19 тормозного контактора не обесточивается, так как кон.такты реле в этот момент замкнуты. Это обеспечивается тем, что в режиме динамического торможения в обмотках вращающегося ротора электродвигателя 1 наводится ЭДС, вызывающая переменный ток, который выпрямляется трехфазным выпрямителем 2 и через блок сравнения 13, блок задерж ки 14 и усилитель 4 постоянного тока -поступает на обмотку 3 реле. Следовательно, в начале тормозного процесса колодочный тормоз полностью разомкнут, а электродвигатель 1 работает в режиме динамического торможения. С выхода выпгэямителя 2 напряж ние UpoT подается на один из входов блока сравнения 13. На другой вход блока сравнения 13 додается напряжение задатчика. В блоке сравнения 13 происходит сравнение сигналов и рот и зал S случае, если и р„ больше чем U , сигнал с выхГода блока сравнения 13 поступает через блок задержки 14 и усилитель постоянного тока 4 на катуш ку 3 реле. Если же сигнал Upor меньше величины UjdA / то на выходе блока сравнения 13 сигнала нет и катушка 3 реле обесточена. В первом случае контакты 8 и 20 замкнуты, обеспечивая динамическое торможение путем подключения источника постоянного тока 9 к обмотке статора электродвигателя 1 и двигателя 11 электрогидротолкателя колодочного тормоза к сети переменного тока. Во втором случае контакты 8 и 20 разомкнуты, вследствие чего контакты 10, 11 и 21 также разомкнуты, и торможение механизма осуществляется только колодочным тормозом.

Величина напряжения в процессе динамического торможения прямо, пропорциональна частоте вращения ротора электродвигателя 1 и изменяется от максимального значения в начале торможения до нуля после остановки двигателя. Следовательно, в начале процесса динамического торможения частота вращения ротора высока и с выхода выпрямителя 2 на вход блока сравнения 13 -подается напряжение Up. намного превышающее напряжение , При этом с выхода блока сравнения 13 сигнал поступает через блок задержки 14 и усилитель 4 на ка1ушку 3 реле. По мере снижения частоты вращения ротора двигателя напряжение Upor на выходе выпрямител 2 уменьшается, и при достижении им заданного значения сигнал на выходе блока сравнения 13 пропадает к катушка 3 реле обесточивается, что приводит к размыканию контактов 8 и 20. Вследствие этого размыкаются цепи .питания контакторов 11, 10 и 2 которые отключают источник постоянного тока от обмотки статора электродвигателя 1,и двигатель 21 элек трогидротолкателя колодочного тормоза - от сети источника питания. В результате замыкаются тормозные колодки тормоза, а привод в процессе торможения переходит с одной из мехнических характеристик на характеристику с постоянным тормозным МО

ментом. Таким образом, задавая определенную величину напряжения, можно желаемым образом изменять момент отключения электродвигатачя 1 в зависимости от частоты вращения ротора (или напряжения обмотки ротора Upgi. Назначение и работа блока згщерж чи заключается в следукнцем. При, переключении устройства из двигательного режима в тормозной ко такты 8 и 20 должны быть замкнуты д того, чтобы обеспечить питание кату шек 5 и 19, подключающих источник постоянного тока 9 к обмоткам статора электродвигателя 1 и электродвигатель 12 электрогидротолкателя колО дочного тормоза - к источнику питания. В течение промежутка времени с момента отключения электродвигателя от источника питания на обмотку статора электродвигателя 1 кратковременно не подает ся питание, что может вызвать обесточивание катушки 3 и, следовательно, размыкание контактов 8 и 20 вследствие кратковременного отсутствия тока в цепи ротора. Для предотвращения послед него и предназначен блок задержку 14 работа которого заключается в том, что при мгновенном исчезновении тока в обмотке ротора ток, протекающий по катушке 3, не пропадает мгновенно, а плавно уменьшается по экспоненте. Следовательно, блок задержки 14 обеспечивает подачу напряжения на катушку 3 в случае кратковременного исчезновения тока в цепи ротора элек тродвигателя 1 при переключении привода из двигательного режима в тормозной. Принцип работы элементов роторной цепи электродвигателя 1 основан на сравнении напряжения, сни маемого с потенциометрического делителя, выполненного на резисторах 28 и 29, с напряжением стабилизации стабилитрона 30 и получении на выходе блока сравнения 13 сигнала - команды на отключение питания катушки 3. В режиме динамического торможения на переход эмиттер-база транзистора 33 через последовательно включенный стабилитрон 30 подается напряжение , снимаемое со среднего вывода резистора 29, В начале динамического торможения указанное напряжение больше напряжения стабилизации стабилитрона 30, вследствие чего стабилитрон открыт, и в базовой цепи транзистора 33 протекает отбирающий ток. При этом отпирается также транзистор 34 из-за протекания через его переход эмиттер-база тока коллектора транзистора 33. Поэтому через катушку 3 течет ток и контакты 8 и 20 замыкаются , обеспечивая питание катушек 5 и 19, подключающих выпрямитель 2 к обмотке статора электродвигателя 1 и двигатель 12 электрогидротолкателя колодочного тормоза - к источнику питания. По мере снижения скорости вращения ротора электродвигателя 1 напряжение на выходе делителя, выполненного на резисторах 28 и 29, уменьшается и, при достижении им значения напряжения стабилизации стабилитрона 30 последний запирается. Это приводит к исчезновению тоka в базовой цепи транзистора 33 и его запиранию. Транзистор 34 также запирается, и катушка 3 обесточивается, что лриводит к размыканию контактов 8 и 20, размыканию контактов 10, 11 и 21 и замыканию тормозных колодок двигателя 12 электрогидротолкателя. Диод 35 служит для защиты транзистора 34 от перенапряжения, возникающего в результате переходных процессов при коммутации катушки 3. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в широких пределах изменять момент отключения двигателя от источника постоянного тока с одновременным срабатыванием колодочного тормоза, что дает возможность формировать оптимальный по бь1СТродействию и динамическим нагрузко1М процесс торможения крановых механизмов.

15

1

Wffl

.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОРМОЖЕНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее выпрямитель, входом подключенный к фазам роторной обмотки электродвигателя, реле, катушка Kq.Toporo соединена с выходом усилителя, пусковой контактор, контактор динамического торможения, в цепь питания катушки которого включен размыкакяций контакт катушки пускового контактора и замыкающий контакт реле, источник постоянного тока, подключенный к двум фазам статорной обмотки электродвигателя через замыкающие контак ты катушки контактора динамического торможения, другой размыкающий контакт которого включен D цепь питания катушки пускового контактора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, в него введены двигатель электрогидротолкателя колодочного тормоза, блок сравнения с задающим входом, блок задержки, тормозной контактор и -вспомогательное реле, ка тушка которого включена между двумя фазами статорной обмотки электродвигателя, замыкающие контакты вспомогательного реле включены в цепи питания катушек пускового и торкюзного контакторов соответственно, размыкающий контакт вспомогательного ре о @ ле включен в цепь питания катушки контактора динамического торможения, замыкающий контакт вспомогательного реле шунтирован замыкающим контакС том реле, обмотка статора двигателя электрогидротолкателя колодочного тормоза снабжена выводакш для подключения к источнику питания через контакты катушки тормозного контактора, выход выпрямителя согдинеи с блоком сравнения с задающим входом, выход которого через блок заде ки соединен с входом усилителя.