Устройство для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя Советский патент 1986 года по МПК H02P5/28 

метров резисторного делителя напр5г жения 13 или изменения уровня опорного напряжения в формирователе управляющих напряжений 4. Конкретное выполнение ЛЧН 3 сокращает до мин.длительность переходных процессов в цепи обратной связи, так как напряжение на выходе ПЧН 3 на любом интервале времени определяется не всеми предшест«

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя, и может быть использовано в системах автоматики различного назначения с высокими требованиями по плавности и стабильности частот вращения нагрузки.

Целью изобретения является рбеспе чение плавности регулирования в широком диапазоне частот вращения и повьшение стабильности заданной частоты вращения при переменной нагрузк на валу конденсаторного асинхронного электродвигателя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя 1 (фиг.1) содержит датчик 2 частоты вращения, установленный на валу указанного электродвигателя 1 и подключенный выходом ко входу блока 3 преобразования частоты S напряжение, выход ко- торого через формирователь 4 управляющих напряжений соединен с управляющим входом регулятора 5 напряже- ния, подключенного выходами к входам питания конденсаторного асинхронного электродвигателя 1,

Блок 3 преобразования частоты в напряжение снабжен инвертором 6, первым и вторым запоминающими кон-:- денсаТорами 7 и 8, первой и второй дифференцирующими RC-цепями 9 и 10, первой и второй переходными RC-цепями 11 и 12, резисторнь5м делителем

2897

вующими моменту состояниями АЭ 1, а только той скоростью, которую он развивает соответственно в предшествующий и последующий моменты смены знака напряжения на выходе ДЧВ 2 относительно текущего момента. Информация о текущей частоте вращения обновляется полностью на каждом импульсе, вырабатываемым ДЧВ 2. 2 ил.

2

13 напряжения, первым и вторым трак зисторами 14, 15 и первым - четвер- тым полевыми транзисторами 16-19.

Коллектор первого транзистора 14 объединен с истоком первого полевого транзистора 16, со стоком второго полевого транзистора 17 и подключен к одному из .выводов первого запоминающего конденсатора 7.

Коллектор второго транзистора 15 объединен с истоком третьего полевого транзистора 18, со стоком четвертого полевого транзистора 19 и подключен к одному из вьшодов второго запоминающего конденсатора 8.

База первого транзистора 14 подключена к общей точке конденсатора и резистора первой дифференцирующей RC-цепи 9. База второго транзистора 15 подключена к общей точке конденсатора и резистора второй дифференцирующей RC-цепи 10.

Затвор второго полевого транзистора 17 подключен к общей точке конденсатора и резистора первой переходной RC-цепи 11. Затвор четвертого полевого транзистора 19 подклю-. чей к общей точке конденсатора и резистора второй переходной RC-цепи 12

Истоки второго и четвертого полевых транзисторов 17 и 18 объединены между собой и подключены к средней точке резисторного делителя 13 напряжения. Затвор первого полевого транзистора 16 объединен с другим выводом конденсатора второй переходной RC-цепи 12, с другим вьгеодом конденсатора первой дифференцирукицей RC-r цепи 9, с входом инвертора 6, и образует вход блока 3 преобразования частоты в напряжение.

Затвор третьего полевого транзистора 18 объединен с другим вывол1

дом конденсатора исрвор переходной КО-цспи 11, с другим выводом конденсатора второй дифференцирующей RC- цепн 10 и подключен к вь1ходу инвертора 6.

Другие выводы резисторов обеих переходных КС-цепей 11 и 12, обеих дифференцируюп;их RC-цепей 9 и 10, другие выводы первого и второго запоминающих конден саторов 7 и 8,один из выводов резисторного делителя 13 напряжения и эмиттеры первого и второго транзисторов 14 и 15 объединены между собой и образуют общую шину 20 блока 3 преобразования частоты в напряжение, выход которого образуют объединенные между собой стоки первого и третьего полевых транзисторов 16 и 18. .

Регулятор 5 напряжения содержит питающий трансформатор 21, во вторичную цепь которого включен диодный мост 22. В одну из диагоналей диодного моста 22 включен транзистор 23, база которого образует вход регулятора 5 напряжения. На выходе последнего может быть установлен выключатель 24.

Устройство для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя работает следуюпщм образом.

В исходном состоянии to выключа- тель 24 разомкнут, электродвигатель находится в состоянии покоя и на выходе датчика 2 частоты вращения формируется постоянное отрицательное напряжение U,, которое поступает на вход блока 3 преобразования частоты в напряжение (фиг. 2). При этом полевой транзистор 16 закрыт. Полевые транзисторы 17 и 19 открыты, так как на их истоки подается положительное напряжение со средней точки резисторного делителя 13 напряжения, а их затворы через резисторы подключены к общей шине 20. Транзисторы 14 и 15 закрыты, так как на их базах нулевой потенциал относительно эмиттеров. Полевой транзистор 18 закрыт, ибо на его затвор поступает положительное напряжение U „ с выхода инвертора 6.

.На конденсаторах 7 и 8 в исходном состоянии через открытые полевые транзисторы 17 и 19 поддерживаются напряжения, равные напряжению средней точки резисторного делителя 13 на

28974

пряжения (I ,, Ug, на фиг. 2 соответственно) . Напряжение с конденсатора 7 поступает на вход формирователя 4 управляющих напряжений, в результате 5 чего транзистор 23 в регуляторе напряжения 5 удерживается в открытом состоянии.

При замыкании выключателя 24 ротор электродвигателя 1 начинает

0 вращаться. В момент времени t напряжение и, на выходе датчика 2 частоты вращения меняет скачком полярность, а преобразователь 3 частоты в напряжение переходит в следующее

5 состояние. Транзистор 14 открывается на короткое время напряжением U,, (фиг. 2), снимаемым с дифференцирующей КС-цепи 9. Полевой транзистор 19 закрывается положительным напряже0 нием, снимаемым с переходной КС-цепи 12. Полевой транзистор 16 закрывается напряжением U , полевой транзистор 18 открывается отрицательным напряжение и , поступающим с выхода инверто5 ра 6, а полевой транзистор 17 удертки- вается в открытом состоянии напряжением, снимаеьшм с переходной КС-цепи 1 1 .

В течение времени at ., кон0 денсатор 7 через транзистор 14 пол- ностью разряжается и затем начинает заряжаться через полевой транзистор 17. При этом вход формирователя 4 управляющих напряжений отключается от

, конденсатора 7 и подключается через полевой транзистор 18 к конденсатору 8, на котором сохраняется напряжение TJg, соответствующее исходному состоя- нио схемы,

Q Такое состояние сохраняется до момента Ц , когда напряжение снова изменит свою полярность. При этом транзистор 15 открывается на короткое время напряжением U, снимаемым

, . с дифференцирукяцей КС-цепи 10, Полевой транзистор 17 закрывается положительным напряжением U , снимаемым с переходной RC-цепи 11. Полевой транзистор 18 закрьгаается напряжением U,

g полевой транзистор 16 открывается

отрицательным напряжением U , а полевой транзистор 19 открывается отрицательным напряжением, снимаемым с переходной КС-цепи 12,

В течение времени At t - t., под действием импульса Uj конденсатор 8 через транзистор 15 полностью разряжается и затем начинает заряжаться через полевой транзистор 19. При

этом вход формирователя 4 управляющих напряжений отключается от ко}(денса- тора 8 и подключается через полевой транзистор 16 к конденсатору 7, который зарядился на предшествующем этапе до напряжения, определяемого временем заряда at t, t,j.

При дальнейшей работе электродвигателя 1 состояния, соответствующие интервалам времени между t , и t., и между t, и tg , попеременно повторяются.

Поддержание заданной частоты вращения осуществляется с помощью формирователя 4 управляющих напряжений, на выходе котдрого поддерживается постоянное напряжение U-.. При этом частота импульсов, снимаемых с выхода датчика 2 частоты вращения и частота вращения электродвигателя 1 также будут поддерживаться постоянными. Установка заданной частоты вращения электродвигателя 1 может осуществляться либо изменением постоянной времени заряда конденсаторов 7 и 8 (за счет изменения параметров резисторного делителя 13 напряжения) либо изменением уровня опорного напряжения в формирователе 5 управляющего напряжения,

В предлагаемом устройстве сокращается до минимума длительность переходных процессов в цепи обратной связи, так как напряжение на выходе

преобразователя 3 частоты в напряжение на любом интервале времени от ty до t. определяется не всеми, предшествующими моменту t; состояниями . электродвигателя, а только той скоростью, которую он развивает на интервале времени от t. до t,j , где t. и t. - соответственно предшестГ 1 I 1

вующий и последующий моменты смены знака напряжения на выходе датчика 2 частоты вращения относительно текущего момента смены знака t. ,

Уменьшение времени переходных процессов в цепи обратной связи позволяет изменять не только амплитуду но и форму тока, питающего электродвигатель 1, с учетом изменения нагрузки на его валу в широком диапазоне частот вращения.

В предлагаемом -устройстве для ре- гулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя информация о текзпдей частоте вращения обновляется полностью на

0

5

0

5

0

5

5

0

каждом импульс:с, .1и/1РМ()м дят- чиком частоты , благ одаря чему в сравнении с известным устройством сокращается время переходных процессов в цепи обратной связи,обеспечивается плав 1ость регулирования в щироком диапазоне частот вращения и повьщ ается стабильность заданной частоты вращения при переменном характере нагрузки на валу.

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя, содержащее датчик частоты вращения, установленный на валу указанного электродвигателя и подключенный выходом к входу блока преобразования частоты в напряжение, выход которого через формирователь управляющих напряжений соединен с управляющим входом регулятора напряжения, подключенного выходами к входам питания конденсаторного асинхронного, электродвигателя, отличающее ся тем, что, с целью обеспечения плавности регулирования в щироком диапазоне частот вращения и повьшения стабильности заданной частоты вращения, блок преобразования частоты в напряжение снабжен инвертором, первым и вторым запоминающими конденсаторами,первой и второй дифференцирующими RC-цепями, первой и второй переходными RC-цепями, резисторным делителем напряжения, первым и вторым транзисторами и первым, вторым, третьим и четвертым полевыми транзисторами, при этом коллектор первого транзистора объединен с истоком первого полевого транзистора, со стоком второго полевого тр ан- зистора и подключен к одному из вьшо- дов первого запоминающего конденсатора, коллектор второго транзистора объединен с истоком третьего полевого транзистора, со стоком четвертого полевого транзистора и подключен к одному из вьшодов второго запоминающего конденсатора, база первого транзистора подключена к об щей точке конденсатора и резистора первой дифференцирующей КС-цепи, база второго транзистора подключена к общей точке конденсатора и резистора второй дифференцирующей ЕС-цепи, затвор второго полевого транзистора подключен к общей точке конденсатора и резистора

7

первой переходной RC-цепи, затвор четвертого полевого транзистора подключен к общей точке конденсатора и резистора второй переходной RC-цепи, истоки второго и четвертого полевых транзисторов объединены и подключены к средней точке резисторного делител напряжения, затвор первого полевого транзистора объединен с другим выводом конденсатора второй переходной RC-цепи, с другим выводом конденсатора первой дифференцирующей RC-цепи с входом инвертора и образует вход блока преобразования частоты в напряжение, затвор третьего полевого транзистора объединен с другим выво

дом конденсатора первой переходной RC-цепи, с другим выводом конденсатора второй дифференцирующей RC-цепи и подключен к выходу инвертора,други выводы резисторов обеих переходных RC-цепей и обеих дифференцируюгдих RC-цепей, другие выводы первого и второго запоминающих конденсаторов, один из вьшодов резисторного делителя напряжения и эмиттеры первого и второго транзисторов объединены межд собой и образуют общую шину блока преобразования частоты в напряжение, выход которого образует объединенные между собой стоки первого и третьего полевых транзисторов.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам автоматики управления электроприводом. Цель изобретения - обеспечение плавности регулирования в широком диапазоне частот вращения и повышение стабильности заданной частоты вращения при переменной нагрузке. Устр-во содержит асинхронный электродвигатель (АЭ) 1, датчик частоты вращения (ДЧВ) 2, преобразователь частоты в напряжение (ПЧН) 3, формирователь управляющих ;1апряжений 4, регулятор напряжения 5. Установка заданной частоты вращения АЭ 1 осуществляется изменением постоянной времени заряда конденсаторов 7, 8, за счет изменения параi (Л Сеть го ел ьэ ОС со ч1

io t} tz .tj

Редактор П. Коссей

Составитель А, Жилин Техред: В. Кадар

Заказ 4629/55Тираж 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,

Корректор А. Обручар