Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором Советский патент 1984 года по МПК H02P7/40 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах на базе асинхронного двигателя С фазным ротором дляреостатного пуска и регулирования скорости ленточных конвейеров, волочильных станов и других производственных механизмов.

Известно устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее секционированный управляемыми ключевыми элементами резистор, подключенный к выходу полууправляемого мостового выпрямителя, вход которого подключе к выводам обмотки ротора Р1

Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за применения релейно-контакторной аппаратуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее управляемый мостовой выпрямитель, подключенный силовым входом к вьшодам обмотки рцтора, а выходом к резистору, секционированному N управляемьми ключевыми элементами, датчик ЭДС скольжения, входом связаный с цепью ротора, d выходом - с соответствующими опорнвми входами блока управления мостовым выпрямителем, а также информационным входом элемента сравнения, задающий вход кторого подключен к выходу блока задания частоты вращения, а выход элемента сравнения подключен к управлящему входу блока управления мостовы выпрямителем.

Однако для известного устройства характерны недостаточно высокая надежность из-за возможности ложного срабатьшания 1 лючевых элементов, шунтирующих секции резистора, а также связанное с этим ухудшение энергетических показателей.

Целью изобретения является повышение надежности за счет исключения возможности ложного срабатывания тслючевых элементов и улучшение энергетических показателей, благодаря снижению динамических бросков тока, приводящих к завышенному энергопотреблению.

Поставленная цель достигается |тем, что в устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее управляемый мостовой выпрямитель, подклоченньй силовым входом к выводам обмотки ротора, а выходом к резистору, секционированному N управляемыми ключевыми элементами, датчик ЭДС скольжения, входом связанный с цепью ротора, а выходом - с соответствующими опорными входами блока управления мостовым выпрямителем, а также информационным входом элемента сравнения, задающий вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения, а выход элемента сравнения к управляющему входу блока управления MocTOBbiM выпрямителем, введены нуль-орган, N-триггеров, N-1 элементов задержки и N-1 логических элементов И, при этом входпервого триггера через нуль-орган соединен с выходом элемента сравнения, а выход через первый элемент задержки - с одним из двух входов первого элемен-та И, выход которого соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов второго йлемента И, выход которого соединен с входом третьего триггера, выход (N-l)-r триггера соединен с входом (N-l)-ro элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов (N-1)-ro элемента И, выход которого соединен с входом N-ro триггера, выходы всех N триггеров связаны через формирователи импульсов с соответствующими управляющими входами N управляемых ключевых элементов, шунтирующих N секций резистора, вторые входы всех (N-1) элементов И соединены между Собой и с входом первого триггера.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором.

Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором 1 содержит трансформатор 2, первичные обмотки которого подключены к ротору электродвигателя 1, а вторичные через выпрямитель 3 соединены с элементом 4 сравнения, ко второму входу которого подключен задатчик 5 скорости вращения асинхронного электродвигателя, выход элемента сравнения подключен ко входу формир вателя 6 импульсов управления, на вход формирователя импульсов управления подключен также выход генератора 7 пилообразных напряжений, а в ходы формирователя импульсов управления подключены к тиристорному преобразователю 8, кроме того, вы,ход схемы сравнения подключен ко выходу нуль-органа 9, выход которого подключен на вход 10 триггера 11, выход которого подключен к формирователю 12 импульсов управления сило выми тиристорами 13, вьйсод триггера подключен также ко входу схем задер ки 14.1-14(N-1), выход которых подключен к схемам И-15.1 - 15(N-1), второй вход которых подключен к выходу нуль-органа, выход схемы И подключен ко входу триггеров 16.1 16N, выход которых также подключен к формирователю импульсов управлени Задатчик 5 скорости вращения выполнен по любой из известных схем, как в виде автономного блока, работающего, по записанной в него программе, так и в виде регулятора, например сельсина, выдающего сигнал в зависимости от положения ручки управления. Элемент 4 сравнения формирует на выходе сигнал управления из напряжения, полученного от задатчика 5 и напряжения, пропорционального напряжению фазного ротора электродвигателя. Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором работает следующим образом. На статор неподвижного электродвигателя 1 подается напряжение питающей сети, в результате чего на фазном роторе появляется напряжение которое после повьш1ения или понижения в зависимости от величины номинального напряжения фазного ротора при неподвижном электродвигателе 1 в трансформаторе 2 подается на входе генератора 7 пилообразных напряжений. В результате этого на выходе генератора 7 пилообразных на пряжений появляется напряжение пило образной формы, находящееся в фазе с напряжением фазного ротора, I OTOрое подается в формирователь 6 импульсов управления, где складываетс с результирующим сигналом (с элемен та 4 сравнения) напряжения задания 04 скорости вращения асинхронного электродвигателя. В результате сложения этих сигналов с пилообрйзньм напряжением на быходе формирователя 6 импульсов управления формируются импульсы управления с длительностью, пропорциональной разности приходящих напряжений. В момент подачи напряжения на статор электродвигателя 1 эта разность равна нулю и формирователь 6 импульсов управления не формирует импульсы управления мостового выпрямителя 8. В этом случае ток фазного ротора отсутствует, а следовательно, отсутствует и крутящий момент асинхронного электродвигателя 1. При изменении напряжения с задатчика 5 скорости вращения увеличивается разность сигналов, что приводит к появлению на выходе формирователя 6 импульсов управления импульсов управления мостового выпрямителя 8. В. процессе управления регулируется угол открытия тиристорой мостового .выпрямителя 8, что обеспечивает плавное нарастание тока в фазном роторе электродвигателя 1 и соответственно крутящего момента электродвигателя. Нарастание крутящего момента продолжается до трогания электродвигателя 1, а затем происходит разгон фазного ротора с TfeM темпом, который задает задатчик 5 скорости вращения асинхронного электродвигателя. При достижении угла управления тиристорного преобразователя, равного нулю, нуль-орган 9, вырабатывает управляющий сигнал для логической схемы, которая воздействует на формирователь 12 управляющих импульсов, на выходе которого появляется импульс управления первым из тиристоров 13, который шунтирует первую секцию резистора 17, а затем и последующие. В результате этого электродвигатель переходит с предыдущей на следующую пусковую характеристику, а его скорость возрастает. За счет изменения напряжения пропорционального напрял ению фазного ротора разность результирующих напряжений на входе формирователя 6 импульсов управления становится меньще, что приводит к увеличению угла управления мостового выпрямителя 8.

i 11

При дальнейшем разгоне электродвигателя 1 разность результирующих напряжений на входе формирователя 6 импульсов становится максимальной, что соответствует нулевому углу управления мостового выпрямителя 8,

Нуль-орган 9 вьфабатьтает управляющий сигнал для триггера 11, который воздействует на формирователь 12 управляющих импульсов, на выходе которого появляется импульс управления следующим тиристором 13, который шунтирует последующую секцию резистора 17. .

В результате этого электродвигатель переходит на следующую пусковую характеристику. Процесс повторяется до выхода электродвигателя на естественную характеристику.

Для предотвращения вьщачй ложных импульсов управления введены элементы 14.1-14(N-1) задержки и элемен ты И 15.1-15(N-1), которые обеспе10106

чивают необходимую последовательность работы логической части устройства. В результате применения изобретения оказывается возможным обеспе5 чить плавное нарастание крутящего момента асинхронного электродвигателя с нулевого значения до необходимого для трогания, с дальнейшим разгоном асинхронного электродвигателя

0 в зависимости от технологических требований электропривода, что позволяет снизить эффективные значения,бросков токов ротора, т.е. уменьшить потери полезной мощности электродви5 гателя и предотвратить его дополнительный нагрев, что позволяет снизить потребление мощности электродвигателя и увеличить его срок службы за счет повьщгения надежности путем

0 исключения ложного срабатьгоания управляемых ключевых элементов, шунтирующих секции резистора, подключенного к выходу мостового выпрямителя в цепи ротора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ, содержащее управляемый мостовой выпрямитель, подключенный силовым входом к.выводам обмотки ротора, а выходом - к резисторуj секционированному N управляемыми ключевыми элементами, датчик ЭДС скольжения, входом связанный с цепью ротора, а выходом - с соответствующими опорными входами блока управления мостовым вьтрямителем, а также информационным входом элемента сравнения, задающий вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения, а выход элемента сравнения - к управляющему входу блока управления мостовым выпрямителем, отличающее ся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения энергетических показателей, в него введены нульторган, N-триггеров, N-1 элементов задержки и N-1 логических элементов И, при этом вход первого триггера через нуль-орган соединен с выходом элемента сравнения, а выход через первый элемент задержки - с одним из двух входов первого элемента И, выход которого соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с входом (/) второго элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов второго элемента И,выход которого соединен с входом третьего триггера, выход (N-l)-ro триггера соединен с входом (N-l)-ro элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов (N-1)-ro элемента И, выход которого соединен с ее входом W -го триггера, выходы всех :N триггеров связаны через формирователи импульсов с соответствующими управляющими входами N управляемых ключевых элементов, шунтирующих N секций резистора, вторые входы всех (N-1) элементов И соединены между собой и с входом первого триггера.