Электропривод переменного тока Советский патент 1985 года по МПК H02P5/36 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с асинхронными конденсаторными электродвигателями. Известен электропривод переменного тока, содержащий двухфазный асинхронный электродвигатель с фазо сдвигайщим конденсатором, обмотка возбуждения электродвигателя подклю чена к источнику питания, концы обмотки управления через одни диагона ли попарно соединенных выпрямительных мостов подключены к источнику питания, другие диагонали указанных мостов зашунтированы оптотиристорами, управляющие входы которьк подклю чены к соответствующим выходам блока управления СОИзвестное устройство содержит большое количество силовых вентилей сложный блок управления, что приводи к снижению надежности электропривода и ухудшению его массогабаритньпс характеристик. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электропривод переменного тока, содержащий двухфазный асинхронный электродвигатель, оптотиристор с блоком управления и выпрямительный Mocl, одна диагональ которого через фазосдвигающий конденсатор подключена к зажимам для подключения питающей сети, вторая диагональ зашунтирована оптотиристором и подключена к одной обмотке электродвигателя, вторая обмотка которого снабжена зажимами для подключения к питающей сети, один из входо блока управления подключен к источнику синхронизирующего сигнала, а вы ход блока управления подключен к управляющему входу оптотиристо- ра 23.Недостатками известного устройства являются низкая помехоустойчивость и невозможность получения пони женных значений частот вращения двигателя, что приводит к ухудшению динамических характеристик электропривода . Цель изобретения - улучщение дина мических характеристик. Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока, содержащем двухфазный асинхронный электропривод, оптотиристор с блоком управления и вьшрямительный мост, одна диагональ которого 1 1 через фазосдвигающий конденсатор подключена к зажимам для подключения |ПИтающей сети, другая диагональ зашунтирована оптотиристором и подключена к одной обмотке электродвигателя, вторая обмотка которого снабжена зажимами для подключения к питающей сети один из входов блока управления подключен к источнику синхронизирующего сигнала, а выход блока управления подключен к управляющему входу оптотиристора, в блок управления введены два элемента НЕ, элемент 2-2И-2ИЛИ-НЕ, элемент задержки, элемент 2И-НЕ, элемент 2И, причем первый управляющий вход подключен к первому входу элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к источнику синхронизирующего сигнала, второй управляющий вход подключен к третьему входу.элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, вход которого подключен к зажиму для подключения источника синхронизирующего сигнала, выход элемента 2-2И2ИЛИ-НЕ подключен к входам второго элемента НЕ и элемента задержки выход которого подключен к одному из входов элемента 2И-НЕ, к другому входу которого подключен третий управляющий вход, выходы второго элемента НЕ и элемента 2И-НЕ подключены к соответствующим входам элемента 2И, выход которого подключен к управляющему входу оптотиристора. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений для режима Вперед ; на фиг. 3 - временные диаграммы напряжений для режима Медленно вперед. Электропривод переменного тока содержит двзосфазный асинхронный электродвигатель 1, оптотиристор 2 с блоком 3 управления и выпрямительный мост А, одна диагональ которого через фазосдвигающий конденсатор 5 подключена к зажимам для подключения питающей сети, вторая диагональ зашунтирована оптотиристором 2 и подключена к одной обмотке 6 электродвигателя, вторая обмотка 7 которого подключена к зажимам для подключения питающей сети. Одни из входов блока 3 управления подключен к зажиму 8 для подключения источника синхронизирующего сигнала, а выход блока 3 управления подключен к управляющему входу оптотиристора 2.

Блок 3 управления содержит два элемента НЕ 9 и 10, элемент 2-2И2ИЛИ-НЕ 11, элемент 12 задержки, элемент 2И-НЕ 13, элемент 2И 14, ;причем первый управляющий вход 15 подключен к первому входу .элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 11, второй вход 16 которого подключен к зажиму 8 для подключения источника синхронизирующего сигнала, второй управляюп;ий вход 17 подключен к третьему входу элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 11, четвертьй вход 18 которого подключен к выходу первого элемента НЕ 9, вход которого подключен к зажиму 8 для подключения источника синхронизирующего сигнала, выход элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 11 подключен к входам второго элемента НЕ 1 и элемента 12 задержки, выход которого подключен к одному из входов элемента 2И-НЕ 13, к другому входу котоpoio подключены третий управляющий вход 19, выходы элемента НЕ 9 и элемента 2И-НЕ 13 подключены к соответствующим входам элемента 2И 14, выход которого подключен к управляющему входу оптотиристора 2.

На фиг. 2 и 3 представлены диаграммы напряжений, где U напряжение питающей сети; / напряжение на выходе моста 4 при закрытом оптотиристоре 2 (показано пунктиром); Uj.. - напряжение на аноде светодиода оптотиристора 2: U - напряжение на обмотке 6; Ц,Ц,, U напряжения на входах элементов 2И 14 и 2И-НЕ 13 t ,tj - длительности импульсов в обмотке 6; t , t - моменты времени, соответствующие закрыванию оптотирисiTopa ; t Ц , t - - моменты времени, соответствующие открыванию оптотиристора 2; tjy - время задержки в элементе 12.

Устройство работает следующим образом.

На вход 8 элемента НЕ 10 и вход 1 элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 11 поступает синхросигнал - последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности с частотой следования, совпадающей .с частотой питающей сети синхронизированных по переднему фрон ту с моментом изменения знака питающего напряжения. На вход 18 элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 11 поступает такая

же последовательность импульсов, сдвинутая по фазе питающего напряжения на 180.

Обмотка 6 управления электродвигателя 1 питается двухполупериодным напряжением от вьтрямительного моста 4. Конденсатор 5 слуясит для создания необходимого сдвига фаз между токами обмоток 6 и 7 и для ограничения тока короткого замыкания моста 4 в моменты срабатывания оптотиристора 2. Оптотиристор 2, включенный параллельно обмотке 6, выполняет роль синхронного ключа, которьй может шунтировать обмотку 6 в моменты времени, определяемые сигналами управления, подаваемыми на светодиод оптотиристора 2, при этом обмотка 6 оказывается включенной на однополупериодное напряжение с различным углом отсечки, которое содержит постоянную составляющую, основное напряжение частоты питающей сети (первую гармонику) и не создающие вращающего момента высшие гармоники. Постоянная составляющая создает тормозной момент, улучшающий динамические характеристики двигателя 1, пусковой омент при этом не изменяется. Устройство при различных сочетаниях управляющих сигналов на входах 15, 1 и 19 позволяет реализовать шесть режимов управления двигателем: команды Вперед, Медленно вперед, Назад, Медленно назад и две команды торможения.

Б таблице приведены логические комбинации управляющих сигналов на входах 15, 17 и 19, позволяющие реализовать каждый из этих режимов.

Работа устройства при подаче на входы 15, 17 и 19 логической комбинации 101, соответствующейокоманде Вперед, поясняется временными диаграммами (фиг. 2).

Стоп 1

000 Стоп Г 00 1

Медленно на010зад Продолжение табли В соответствии t логической фун дней, реализуемой элементом 2 2И2ИЛИ-НЕ на входе элемента 12 задер ки появляется сигнал ,- сдвинутьй Vio фазе на 180° относительно опорно го сигнала Ug на входе 8 элемента 10. С выхода элемента 12 задерж ки на вход элемента 13 поступает сигнал и , сдвинутый на время задержки tjj,,. по отношению к сигна На.выходе элемента 14 форм руется сигнал управления U оптоткристором 2. В промежутки времени , и т.д. шунтируется обмотка 6. Оптотиристор 2 открьтается при наличии высокого уровня управляющего сигнала Uj: и закрываг ется в моменты t, t и т.д. перехода двухполупериодного напряжения Пд,,через ноль. В интервалы вре мени t -ti, t--t и т.д. оптотирис тор 2 закрыт, на обмотке 6 формируется импульсное напряжение U, Дпительность импульсов t напряжения и в обмотке управления двигателя 1 определяется временем задер она возрастает при его ув личении и достигает наибольщей вел чины при t- Т/2, где Т - период напряжения питания. Командна Медленно вперед реали зуется при подаче на управляющие входы 15, 17 и 19 логической комби нации 100. Работа устройства в этом режиме поясняется временным диаграммами, приведенными на фиг. Дпительность импульсов t напря жения и, в обмотке 6 составляет 1/4 Т. Поскольку t ,7 tj , амплитуда первой гармоники, создающей вращающий момент, при реализации команды Медленно вперед меньше, чем гфи отработке команды Вперед. Соответственно уменьшается ркорость вращения ротора электродвигателя 1 Аналогичным образом происходит выполнение команд Назад и Медленно назад. При этом коммутация обмотки 6 осуществляется в моменты времени, сдвинутые на полпериода по отношению к фазе питающей среды. Следовательно, обеспечивается реверсивное управление двигателем 1. Команда Стоп 1 задается отсутствием управляющих сигналов на входах 15 и 17, что .соответствует наличию; двухполупериодного напряжения на обмотке 6 и отсутствию первой гармоники, создающей вращающий момент. Ротор электродвигателя 1 тормозится полем постоянного тока. Команда Стоп 2 реализуется при наличии управляющих сигналов на входах 15 и 17. При этом Оптотиристор 2 шунтирует обмотку 6 каждый полупериод, что соответствует режиму динамического торможения электродвигателя. Следовательно, изменяя логическую комбинатдию сигналов на управляющих входах 15, 17 и 19, можно регулировать частоту вращения ротора электродвигателя 1 . Элемент 12 задержки может быть реализован,например, в виде интегрирукщей RC-цепи, подключенной на вход элемента 13, имеющего значение входного порогового напряжения U S этом случае время задержки t определяется вьфажением гепЛ---, где f- RC - постоянная времени интегрирующей цепи; и - максимальное значение напряжения . Таким образом, предложенный электропривод переменного тока обладает лучщими, по сравнению с известным электроприводом,- технико-экономическими характеристиками за счет использования потенциальных сигналов управления вместо импульсных и уменьшения скорости подхода системы к положению равновесия., что придает предлагаемому устройству более высокую помехо711350018

заишщенность, позволяет сократить прямого цифрового управления и улучмате1)иально-технические затраты иа шить динамические характеристики корректирующие устройства в системах электропривода.

/

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий двухфазный асинхронный электродвигатель, оптотиристор с блоком управления и вьшрямительный мост, одна диагональ которого через фазосдвигаюпщй конденсатор подключена к зажимам для подключения питающей сети, другая диагональ зашунтирована оптотиристором и подключена к одной обмотке электродвигателя, вторая обмотка которого снабжена зажимами для подключения к питающей сети, один из входов блока управления подключен к источнику синхронизирующего сигнала, а выход блока управления подключен к управляющему входу оптотиристора, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в блок управления введены два элемента НЕ; элемент 22И-2Ш1И-НЕ, элемент задержки, элемент 2И-НЕ, элемент 2И, причем первый управлянщий вход подключен к первому входу элемента 2-2И-2ИПИ-НЕ, второй вход которого подключен к источнику синхронизирующего сигнала, второй управляющий вход подключен § к третьему входу элемента 2-2И-2Ш1ИНЕ, четвертый вход которого подклю(П чен к выходу первого элемента НЕ, вход которого подключен к зажиму для подключения источника синхронизирующего сигнала, выход элемента 2-2И2Ш1И-НЕ подключен к входам второго элемента НЕ и элемента задержки, выход которого подключен к одному из 00 входов элемента 2И-НЕ, к другому вхоел ду которого под слючен третий управляющий вход, выходы второго элемента НЕ и элемента 2И-НЕ подключены к соответствукмцим входам элемента 2И, 1выход которого подключен к управляющему входу оптотиристора.

Фи1.1

Фиг.2

Фиг.З