Устройство для управления асинхронным электродвигателем Советский патент 1986 года по МПК H02P5/40 

формируется импульс, тиристор 5 открывается, а тиристор 4 закрывается. Через тиристор 5 происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 6 до напряжения вьтрямителя 2. Через резистор 26 начинает заряжаться конf .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулируемых асинхронных электродвигателей с фазным ротором, в цепь которого включен импульсный преобразователь.

Цель изобретения - цовышение КПД и надежности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устрой,ст- ва , на фиг. 2. - структурная схема блока управления тиристорами.

Устройство для управления асинхронным электродвигателем 1 содержит трезйфазный мостовой выпрямитель 2, силовой резистор 3, главньй 4 и коммутирующий 5 тиристоры, коммутирующий конденсатор 6 перезарядный дроссель 7, первый диод 8, датчик 9 тока статора асинхронного электродвигате , . 1, блок 10 управления главным 4 и вспомогательным 5 тиристорами, ко- мандоаппарат .11, эыход которого подключен к одному входу блока 10 управления главным 4 и коммутирующим 5 тиристорами, другой вход которого подключен к выходу датчика 9 тока. Выходы блока 10 управления главным 4 и коммутирующим 5 тиристорами подключены к управляющим переходам соответствующих тиристоров 4 и 5. Точка соединения катодов вентилей трехфазного мостового вьшрямителя 2 соединена с одним выводом силового резистора 3, с анодом главного тиристора и через коммутирующий конденсатор 6 - с анодом коммутирующего тиристора 5, с одним вьшодом перезарядного дросселя 7. Точка соединения анодов вентилей трехфаз ного мостового вьшрямителя 2 соединена с другим выводом силового резистора 3, с катодами главного 4 и коммутирующего 5 тиристоров и с анодом первого диода 8, катод которого соединен с другим выводом перезарядного дросселя 7. Вход трех1249683

денсатор 25. В результате включaefcя однопереходкой транзистор 23, а на вторичной обмотке трансформатора 24 формируется импульс, тиристор 4 открывается, конденсатор 6 перезаряжается. Затем процесс повторяется. 2 ил,

фазного мостового вьтрямителя 2 подключен к роторной цепи электродвигателя 1. Устройство также содержит пороговый элемент 12, составленный

из первото однопереходного транзистора 13, первого трансформатора 14, первого,15 и второго 16 резисторов, второго 17 и третьего 18 диодов, переменного резистора 19, стабилитрона

20 и первого конденсатора 21. Катод стабилитрона соединен с одним выводом первого резистора 15, с затвором первого однопереходного транзистора 13 и с одним выводом первого конденсатрра 21-, другой вывод которого

соединен с анодом стабилитрона 20, с ОДНИМ; вьшодом первичной, обмотки первого трансформатора 14 и с одним выводом переменного резистора 19, другой вывод которого соединен с другим вьшодом первого резистора 15 и с катодом второго диода 17. Анод диода 17 подключен к аноду коммутирующего тиристора 5, анод стабилитрона 20 к аноду главного тиристора 4. Средний вывод переменного резистора 19 подключен к стоку первого .однопереходного транзистора 13, шток которого подключен к другому выводу первичной обмотки первого трансформатора 13, вторичная обмотка которого через третий диод 18 и второй резистор 16 - подключена к управляющему переходу коммутирующего тиристора 5.

35

Элемент 22 задержки составленный

из второго однопереходного транзистора 23, второго трансформатора .24, второго конденсатора 25, третьего 26 четвертого 27 и пятого 28 резисторов, четвертого 29 и пятого 30 диодов. Один вьгеод второго конденсатора 25 соединен с вьшодом третьего резистора 26 и с затвором второго однопереходного транзистора 23, сток

которого подключен к выводу резисто3

pa 27, a исток - к выводу первичной обмотки второго трансформатора 24, другой вьшод которой соединен с другим выводом конденсатора 25, с анодом четвертого диода 29 и подключен к аноду главного тиристора 4. Другие вьшоды третьего 26 и четвертого 27 резисторов объединены и подключены к катоду четвертого диода 29, вторичная обмотка второго трансформатора 24 подключена к управляющему переходу главного тиристора 4.

Блок 10 управления содержит генератор 31 запуска, генератор 32 управления коммутирующим тиристором 5, генератор 33 управления главным тиристором 4, первый 34 и второй 35 магнитные усилители. Выходы первого 34 и второго 35 магнитных усилителей подключены соответственно к генераторам 32 и 33, выходы которых подключены к управляющим переходам соответствующих тиристоров. Выход генератора 31 запуска подключен, к запускающему входу генератора 32 управления коммутирующим тиристором 5, выход которого подключен к запус- кающему входу генератЪра 33 управления главным тиристором 4. Выход последнего подключен к запускающему взоду генератора 32 управления коммутирующим тиристором 5 и к управляющему входу генератора 31 запуска.

Устройство работает следующим образом.

В режиме, при котором главный тиристор 4 полностью щунтирует силовой резистор 3 и не происходит его включение коммутирующим тириётором 5, коммутирующий конденсатор 6 разряжается через резистор 3, вспомогательные элементы схемы и сопротивление утечки. На этой позиции к ком мутирукнцему конденсатору 6 через ко- мандоаппарат 11 (пятое положение) подключаются пороговый элемент 12 и элемент 22 задержки. Плюс когФ1ути- рующего конденсатора 6 через второй диод 17 попадает на вход элемента 12. Когда величина напряжения на .конденсаторе 6 достигает определен- кого минимального значения, еще достаточного для коммутации, включается первый однопереходный транзистор 13, и на вторичной обмотке первого трансформатора 14 формируется импульс, который nocTjmaeT на управляющий электрод коммутирующего тиристора 5. В результате тиристор 5 открьтается, а

49683 .

главный тиристор 4 закрывается. Че- рез открытый тиристор 5 происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 6 до напряжения, равного напряже5 нию трехфазного мостового вьшрямителя 2. Положительно заряженная обкладка конденсатора 6 соединяется теперь с анодом главного тиристора 4. Плюс .конденсатора 6 через четвертый диод

10 29 попадает на элемент 22 задержки. Через третий резистор 26 начинает заряжаться которй конденсатор 25, и при достижении на нем определенного напряжения включается второй однопе-.

15 реходный транзистор 23, на вторичной обмотк€ второго трансформатора 24 формируется импульс, поступающий на главный тиристор 4. Последний открывается, и коммутирукяций конденсатор

20 6 перезаряжается через тиристор 4, первый диод 8 и перезарядный дроссель 7 до первоначального напряжения-. Через некоторое время, если напряжение на конденсаторе 6 снизится, про25 цесс повторяется.

Напряжение, при котором срабатывает пороговый элемент 12, устана в- ливают переменным резистором 19, ис- ходя из услйвий надежной коммутации.

,Q Допустимый разряд конденсатора 6, в соответствии с которым производится наладка устройства, определяется по формуле.

Ч-id и,

мич

где С - емкость коммутирующего конденсатора; tg - время для восстановления

тиристора;

и„„ - минимальное напряжение питания;

Ifj - ток в цепи выпрямителя. Время срабатывания элемента 22 задержки подбирают третьим резистором 26, исходя из времени полного перезаряда коммутирукицего конденсатора 6, равного 100-150 мкс. Изменение результирующего сопротивления роторной цепи двигателя 1 в момент срабатывания устройства (при подзаряде конденсатора 6) не влечет за собой заметного изменения скорости привода, так как цикл работы устройства для различных частных условий может колебаться от

единиц до нескольких десятков секунд, а время подзаряда конденсатора 6, дпя- длящёеся 100-150 мкс в зависимости от тока перезаряда, составляет

не более О, 02% от времени цикла .

Работа блока 10 управления тиристорами заключается в следующем.

Генератор 31 запуска формирует последовательность импульсов, частота которых намного ниже рабочей частоты импульсного преобразователя. При переводе рукоятки командоаппа- рата 11 (фиг. 1) в первое положение (показано только одно направление, например вперед или вверх) на входы магнитных усилителей 34 и 35 подается минимальное напряжение. На вы- ходе магнитного ус 1пителя 34 за счет сигнала U является максимальное напряжение, а на выходе усилителя 35 - минимальное. Начинает работать генератор 32 управления коммутирую- щим тиристором, формируя импульс с минимальной задержкой. Происходит включение коммутирующего тиристора 5. Генератор 33 управления главным тиристором 4 не включается до тех пор, пока выходное напряжение магнитного усилителя 35 не достигнет некоторого минимального значения (на втором положении ручки командоаппа- рата 11)о Генератор 32 управления коммутирующим тиристором 5 выключится по собственной цепи выключение и включится вновь при срабатьюании генератора 31 запуска, т.е. в данном режиме импульсы управления поступа- ют только на коммутирующий тиристор 5, обеспечивая надежный заряд ком- .мутирующего конденсатора 6.

При увеличении выходного напряжения магнитного усилителя 35 происхо- дит включение генератора 33 управления главным тиристором 4, который форми1 ует максимальную задержку. Вы ходным сигналом генератора 33 уцравления главным тиристором 4 происхо- дит включение последнего, выключение генератора 31 запуска, включение генератора 32 управления коммутирукнцйм тиристором 5, цикл работы повторяется. f

При переходе рукоятки управления комдндоаппарата 11 в следукщие положения и, соответственно, увеличении сигнала управления магнитными усилителями 34 и 33 происходит уве- личение задержки, формируемой генератором 32 управления коммутирующим тиристором 5, и уменьшение задержки.

формируемой .генератором 33 управления главным тиристором 4, что соответствует увеличению скважности регулирования о

При уменьщении выходного напряжения магнитного усилителя 34 ниже некоторого минимального (пятое по- .ложение ручки командовппарата) генератор 32 управления коммутирующим тиристором 5 не включается, и сигнал на коммутирующий тиристор 5 не .поступает. Это режим, при котором главный тиристор 4 полностью шунтирует силовой резистор Я и включается в работу предлагаемое устройство.

Генераторы 31-33 блока 10 управления тиристорами выполнены на базе RC-генераторов, управляемых одиночными импульсами. Магнитные усилители 34 и 35 вьтолнены по схеме самонасыщения. Кроме того, на входы магнитных усилителей поступает сигнал обратной связи от датчика 9 тока в цепи асинхронного двигателя 1, выпол- . ненного по стандартной схеме, содержащей трансформаторы тока и вьтрями- тель с подсоединенным к нему выход- ным фильтром. Сигнал с датчика 9 тока используется для осуществления токовой отсечки. Токовая отсечка pia- ботает, так, что при увеличении тока двигателя вьше определенного уровня сигнал с датчика 9 тока становится вьше опорного напряжения, и по обмоткам магнитных усилителей 34 и 35 протекает ток таким образом, что выходное напряжение магнитного усилителя 34 увеличивается, а магнитного усилителя 35 - уменьшается, что соответствует уменьшению скважности работы им - пульсного преобразователя.

Таким образом, благодаря использованию элемента задержки и порогового элемента и соответствующему их подключению в устройство для управления импульсным преобразователем в цепи ротора асинхронного электродвигателя обеспечивается повышение надежности и КПД устройства.

Формула изобретения

Устройство для управления асинхронным электродвигателем-, содержащее трехфазный мостовой выпрямитель, силовой резистор, главный и коммутирующий тиристоры, коммутирующий конденсатор, перезарядный дроссель,.первый диод, датчик тока статора асинхронного электродвигателя, блок управления главным и коммутирующим ти-, ристорами, командоаппарат, .выход которого подключен к одному входу блока управления главньгм и комМути- . рующим тиристорами, другой вход которого подключен к вькоду.датчика тока, выходы блока управления главным и коммутирующим тиристорами подключены к управляющим переходам соответствую-. тиристоров, точка соединения катодов вентилей трехфазного мостового выпрямителя соединена с одним выводом силового резистора, с анодом главного тиристора и -через коммутирующий конденсатор - с анодом коммутирующего тиристора, с одним выводом перезарядного дросселя, точка соединения анодов вентилей т рехфаз- ного мостового вьшрямителя соединена с ДРУГИМ вьшодом силового резистора, с катодами главного и коммутирующего тиристоров и с анодом первого диода, катод которого соединен с другим выводом перезарядного дросселя, вход трехфазного мостового выпрямителя подключен к роторной цепи асинхронного электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повьппения КПД и надежности, в него введены пороговый, элемент, составленный из первого однопереход- ного транзистора, первого трансформатора, первого и второго резисторов, второго и третьего диодов, переменного резистора и стабилитрона, первого конденсатора, катод стабилитрона соединен с одним выводом первого резистора, с затвором первого одн опереходного транзистора и с одним выводом первьго конденсатора, /

другой вьшод которого соединен с анодом стабилитрона, с одним выводом первичной обмотки первого трансформатора и с одним выводом переменного резистора, другой вывод которого соединен с другим вьшодом перво го резистора и с катодом второго диода, анод которого подключен к аноду коммутирующего тиристора, анод стабилитрона подключен к аноду главного тиристора, средний вьшод переменного резистора подключен к стоку первого однопереходного транзистора, исток которого подключен к другому выводу первичной обмотки первого трансформатора, вторичная обмотка которого через третий диод и второй резистор подключена к управляющему переходу коммзп-ирующего тиристора, и элемент задержки, составленный из второго однопереходного транзистора, второго трансформатора, второго конденсатора, третьего, четвертого и пятого резисторов, четвертого и пятого диодов, один вьюод второго конденсатора соединен с одним вьшодом третьего резистора и с затвором второго однопереходного транзистора, сток .которого подключен к одному выводу четвертого резистора, а исток - к одному выводу первичной обмотки второго трансформатора, другой вы- вод которой соединен с другим выводом второго конденсатора, с анодом четвертого диода и подключен к аноду главного тиристора, другие выводы третьего и четвертого резисторов объединены и подкпюченй к.катоду третьего диода, вторичная обмотка второго трансформатора подключена к управляющему переходу главного тиристора.

Редактор А.Шишкина

Составитель В.Алешечкин

Техред Л.Олейник Корректор И.Муска

Заказ 4338/58Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ,

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг. г

Изобретение относится к электроприводам. Целью изобретения является повышение КПД и надежности устройства управления асинхронным электродвигателем. В режиме, при котором тиристор 4 шунтирует резистор 3, не происходит его включения тиристором 5. К коммутирунмцему конденсатору через командоаппарат 11 подключается пороговый элемент 12 и элемент 22 задержки. При достижении на конденсаторе 6 определенного значения напряжения включается первый одно- переходной транзистор 13, а на вторичной обмотке трансформатора 14 с S (Л с bppplllll ю 4 :о О) 00 со