Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя Советский патент 1987 года по МПК H02P5/40 

управляющими цепями введенных тиристоров. Введение указанных блоков и элементов уменьшает время бестоковой паузы при работе электродвигателя в квазичастотном режиме и обеспечивает ступенчатое изменение напряжения на

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматизированного электропривода, в частности в приводах грузоподъемных машин и пассажирских , лифтов.

Цель изобретения - повьшхение. плавности регулирования частоты вращения

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема устройства для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для регулирования час- тоты вращения асинхронного электродвигателя 1 содержит тиристорный коммутатор 2, подключенный к фазам асинхронного двигателя 1. Тиристорпый кок гутатор 2 выполнен в виде встреч- .но-параллельно включенных тиристоров. Устройство содержит также блок 3 фазового управления и блок 4 квазичастотного управления, встречно па- раллельно включенные тиристорами коммутатора 2, блок 5 задания частоты вращения, элемент 6 сравнения, два потенциометра 7 и 8 уставок, два операционных усгатителя , усили- , тель 11 импульсов управления, . КЗ-триггер 12, датчик 13 частоты вращения, жестко закрепленный на ва лу асинхронного электродвигателя 1, при этом блок 5 задания частоты вращения соединен с первым входом эле- мента 6 сравнения, второй вход ко- тррого соединен с .датчиком 13 частоты вращения, а выход элемента 6 сравнения соединен с первыми входами блоков фазового и квазичастотного управ ления 3 и 4 встречно-параллельно включенными тиристорами коммутатора 2, вторые входы которых .подключены соответственно к прямому и инверти

925

статорной обмотке при квазичастотном управлении. Это уменьшает .изменение магнитного потока при каждой коммутации электродвигателя в квазнчастот- ном режиме. В результате повышается плавность регулирования. 2 ил.

j

О

5 0 5 О

5

0

рующему выходам КЗ-триггера, а выходы блоков 3 и 4 соединены с усилителем 11 мощности управления тир.исторами коммутатора 2, входы операционных усилителей 9 и ТО, первые входы которых подключены к второму входу эле- мента б сра.внения, а вторые входы соединены соотпетственно с потенцио-. метрами уставок 7 и 8. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные и включенные на выход элемента 6 сравнения усилитель 14, преобразователь напряжение-частота

15,трехфазный кольцевок счетчик 16j, выход которого соединен с одним входом каждого из шести логических элементов И 17-22, выходы которых соответственно соединен-ы с входами шести усилителей 23-28 мощности; а другие входы каждого из шести логических элементов И 17-22 соединены с юшер- тируюпщм выходом RS-триггера 12 а выходы каждого из шести ус1ш.ителей мощности 23-28 подключены к соответ ствующим управляющим электродам дополнит ель ных встречно-параллельно включенных тиристоров 29, подключенных в каяодой фазе последовательно с резисторами 30 ,,31 и 32 и паралле.пьно встречно-параллельно включенным ти- . ристорам тиристорного коммутатора 2 ,На фиг.2 показаны последовательности ршпульсов управления 33 и 34, формируемые блоком 4 квазичастотного управления (например, для встречно- ,параллельно включенных тиристоров тиристорного коммз татора 2 в фазе А), сигналы 35 напряжения источника питания .для фазы А; последовательности импульсов управления 36, 37 на выходе трехфазного кольцевого счетчика

16,подаваемые, напримерj на дополнительные встречно-параллельно включенные тиристоры 29 в фазе А: сигналы

3- fO

го, либо блока 4 квазичастотного управления встречно-параллельно включенными тиристорами тиристорного коммутатора 2. Таким образом, часть всего диапазона регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя 1 обеспечивается квазичастотным управлением, а часть - фазовым.

Одновременно сигнал рассогласования с выхода элемента 6 сравнения поступает через усилитель 14 на преобразователь напряжение- частота 15, выходная последовательность импульсов которого с частотой, равной час38 напряжения на статорной обмотке асинхронного электродвигателя 1, сформированные при совместной работе в фазе А тиристоров тиристорного коммутатора 2 и дополнительных встречно- параллельно включенных тиристоров 29 (все сигналы показаны, например, для деления частоты питающей сети на 6).

Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электро двигателя работает следующим об.- разом.

С блока 5 задания частоты вращения поступает входной сигнал, пропорциональный заданной частоте вращения f5 тоте модуляции блока 4 квазичастотно- асинхронного электродвигателя 1, ко- го управления, поступает на трехфаз- торый затем сравнивается с сигналом датчика 13 частоты вращения на элементе 6 сравнения. Сигнал рассогласования с выхода элемента 6 сравнения 20 поступает на один из входов блоков 3 и 4 фазового и квазичастотного управления встречно-параллельно включенными тиристорами тиристорного коммутатора 2, в то время как на другие 25 поступает с выхода трёхфазного кольце- входы этих же блоков поступают управ- вого счетчика 16 соответствующая пос- ляющие сигналы с RS-триггера 12. В зависимости от управляющего сигнала с выхода RS-триггера 12 начинает работать либо блок 3 фазового, либо блок 4 квазичастотиого управления, формируя соответственно последовательности импульсов управления, ко торые через усилитель 11 поступают на управляющие электроды встречно- параллельно включенных тиристоров тиристорного коммутатора 2. Например, при работе блока 4 квазичастотното управления эти импульсы имеют вид 33,34 (для одной пары встречно-парал-40 Рованные по частоте последовательнос- лельно включенных тиристоров тирис ти управляющих импульсов (например, торного коммутатора 2, работающих в сигналы 36,37), которые через соот- фазе А). Напряжение источника пита- ветствующие усилители мощности 23-28 ния для этой фазы показано на диаг- поступают на управляющие электроды рамме 35. С датчика 13 частоты враще-45 Дополнительных встречно-параллельно ния сигнал, пропорциональный частоте включенных тиристоров 29. Практически вращения асинхронного электродвига- усилитель 14, преобразователь напря- теля 1, поступает на вход операцион жение-частота 15, трехфазньй кольце- ных усилителей 9 и 10 и сравнивается вой счетчик 16, логические элементы по величине с различными напряжения- 50 17-22, усилители мощности 23-28 об- ми уставок соответствующих лотенцио- разуют еще один канал квазичастотного метров 7 и 8. При этом на выходе one- управления, но канал управления до- рационных усилителей 9 и 10 (в зави- полнительными встречно-параллельно ш симости от величины напряжения устав- включенными тиристорами 29 формирует ки потенциометров 7 и 8) формируется „импульсы управления, нерегулируемые т,„ „ „„„„„„„,,„, 1 ..- по фазе и подаваемые на управляющие

электроды соответствующих тиристоров 29 в начале каждого рабочего для них

ный кольцевой счетчик 16, представляющий собой кольцевую пересчетную схему, формирующую трехфазные системы импульсов,со сдвигом на 120 эл.град. и смещенных одна относительно другой на 180 град.

Таким образом, на входы каждого из шести логических элементов И 17-22 ледовательность импульсов (например, для дополнительных встречно-парал- лельно включенных тиристоров 29 в фа- 30 зе А) на выходе логических элементов И 17,18 эти сигналы имеют вид 36,37 (фиг.2) управления с частотой, равной модулирующей частоте блока 4 квазичастотного управления, и управляющий сигнал с инвертирующего выхода RS-триггера 12. При наличии сигнала 1 на этом выходе RS-триггера 12 на выходах каждого из шести логических элементов И 17-22 имеют место сформи35

либо логический сигнал 1, либо О. Эти сигналы обеспечивают переключение RS-триггера 12 и, соответственно, работу либо блока 3 фазово полупериода питающего напряжения. При

fO

го, либо блока 4 квазичастотного управления встречно-параллельно включенными тиристорами тиристорного коммутатора 2. Таким образом, часть всего диапазона регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя 1 обеспечивается квазичастотным управлением, а часть - фазовым.

Одновременно сигнал рассогласования с выхода элемента 6 сравнения поступает через усилитель 14 на преобразователь напряжение- частота 15,, выходная последовательность импульсов которого с частотой, равной час

f5 тоте модуляции блока 4 квазичастотно- го управления, поступает на трехфаз- 2025 поступает с выхода трёхфазного кольце- вого счетчика 16 соответствующая пос- 40 Рованные по частоте последовательнос- ти управляющих импульсов (например, сигналы 36,37), которые через соот- ветствующие усилители мощности 23-28 поступают на управляющие электроды 45 Дополнительных встречно-параллельно включенных тиристоров 29. Практически усилитель 14, преобразователь напря- жение-частота 15, трехфазньй кольце- вой счетчик 16, логические элементы 50 17-22, усилители мощности 23-28 об- разуют еще один канал квазичастотного управления, но канал управления до- полнительными встречно-параллельно ш включенными тиристорами 29 формирует „импульсы управления, нерегулируемые по фазе и подаваемые на управляющие

тоте модуляции блока 4 квазичастотно го управления, поступает на трехфаз- поступает с выхода трёхфазного кольце вого счетчика 16 соответствующая пос- Рованные по частоте последовательнос- ти управляющих импульсов (например, сигналы 36,37), которые через соот- ветствующие усилители мощности 23-28 поступают на управляющие электроды Дополнительных встречно-параллельно включенных тиристоров 29. Практически усилитель 14, преобразователь напря- жение-частота 15, трехфазньй кольце- вой счетчик 16, логические элементы 17-22, усилители мощности 23-28 об- разуют еще один канал квазичастотного управления, но канал управления до- полнительными встречно-параллельно ш ключенными тиристорами 29 формирует импульсы управления, нерегулируемые о фазе и подаваемые на управляющие

ный кольцевой счетчик 16, представляющий собой кольцевую пересчетную схему, формирующую трехфазные системы импульсов,со сдвигом на 120 эл.град. и смещенных одна относительно другой на 180 град.

Таким образом, на входы каждого из шести логических элементов И 17-22 f5 тоте модуляции блока 4 квазичастотно го управления, поступает на трехфаз- 20 25 поступает с выхода трёхфазного кольце вого счетчика 16 соответствующая пос 40 Рованные по частоте последовательнос- ти управляющих импульсов (например, сигналы 36,37), которые через соот- ветствующие усилители мощности 23-28 поступают на управляющие электроды 45 Дополнительных встречно-параллельно включенных тиристоров 29. Практически усилитель 14, преобразователь напря- жение-частота 15, трехфазньй кольце- вой счетчик 16, логические элементы 50 17-22, усилители мощности 23-28 об- разуют еще один канал квазичастотного управления, но канал управления до- полнительными встречно-параллельно ш включенными тиристорами 29 формирует „импульсы управления, нерегулируемые по фазе и подаваемые на управляющие

ледовательность импульсов (например, для дополнительных встречно-парал- лельно включенных тиристоров 29 в фа 30 зе А) на выходе логических элементов И 17,18 эти сигналы имеют вид 36,37 (фиг.2) управления с частотой, равно модулирующей частоте блока 4 квазичастотного управления, и управляющий сигнал с инвертирующего выхода RS-триггера 12. При наличии сигнала 1 на этом выходе RS-триггера 12 на выходах каждого из шести логических элементов И 17-22 имеют место сформи35

полупериода питающего напряжения. При

этом при формировании результирующего полупериода питающего найряжения в , квазичастотном режиме работы асинхронного электродвигателя 1 для каждой фазы в начале рабочего полупериода вступает в работу один из тиристоров 29 (например, для фазы А в точке Б на диаграмме 38), а затем при пос-у туплении импульса управления от блока 4 квазичастотного управления и соответствующий тиристор тиристорно- го коммутатора 2 (для той же фазы А, в точке Г на диаграмме 38). Пока в работе бьш один из тиристоров 29 напряжение на асинхронном двигателе 1 определяется величиной соответствуюг щего одного из резисторов 30 5,31 и 32. При вступлении в работу соответствую- шего тиристора тиристорного коммутатора 2 к катоду работавшего соответствующего тиристора из тиристоров 29 , (точка Г на диаграмме 38) прикладывается напряжение, запирающее последний, и напряжение На статорной обмотке асинхронного электродвигателя 1 скачкообразно увеличивается .(диаграмма 38) .

Аналогичная работа тиристоров 29 и тиристоров тиристорного коммутатора 2 имеет место и в других фазах в квазичастотном режиме.

Таким образом, применение изобре-. тения позволяет уменьшить врейя бестоковой паузы при работе асинхронного электродвигателя в квазичастотном режиме и обеспечить ступенчатое изменение напряжения, : формируемого на статорной обмотке в течение каждого полупериода результирующего периода при квазичастотном управлении.

Это уменьшает результирующее изменение, магнитного потока, электродвигателя при каждой его коммутации в квазичастотном.режиме работы и, соот- ветственно, переходные знакоперемен- ные составляющие момента электродвигателя. В результате повьшения плавности регулирования уменьшаются динамические перегрузки, повьшающие износ и сокращающие срок службы оборудования как приводного меха - низма , так и самого устройства, что обусловливает повьппение его надежности,.

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя, содержащее тиристорный коммутатор, предназначенный для соединения обмоток статора асинхронного электродвигателя с источвш :ом питаВИЯ, который выполнен в ви,п;е встречно-параллельно включенных тиристоров, блоки фазового и квазичастотного управления тиристорами коммутатораз соединенные с управляющими цепями

тиристоров через усилитель, блок задания частоты вращенияр выход которого подключен к первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчшса частоты

вращения ротора асинхронко.го двига- теля и с первыми входами двух операционных усилителей,, вьпюд элемента сравнения соединен с первыми входаг--щ блоков фазового и квазичастотного

управления тиристорами ког.-гмутатора вторые входы которых подключены соответственно к прямог-гу и инвертирующему выходу КЗ-триггера, входы которого подключены к вьЕкодам операдионных усилителей, а вторые .входы операционных усил.ит.елей соединены с соответствующими потенциометрами уста.вок отлича 01це, еся тем, что, с целью повышения плавности регулиро-вания частоты вращения j з него введег ны на .ую фазу двигател.ч цепочки из последовательно соединенных резистора и дополнительных встречно,1тара.п- лельно включенных тиристоровs последовательно соед1-шенные усклктель, входом подключенный к выходу элемента сравнения, преобразователь напряжение-частота и трехфазньй кол.ьцевой счетчик импульсов, шесть логических

элементов И и шесть усилителей мощности, при этом цепочки из последо-- вательно соединеньгых резистора п встречно-параллельно включенным тиристорам коммутатора, выходы кольцевого счетчика подключены к первым входам элементов И, вторые входы которых подключены к инвертирующего выходу RS-триггера, выходы элементов И через усилители мощности подключены

к управляющим электродам дополнитель- ных встречно-параллельно вкхгюченных тиристоров.

53

П

3

TL

JL

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах грузоподъемных машин и пассажирских лифтов. Целью изобретения является повьпиение плавности регулирования частоты вращения. Указанная цель достигается введением в устройство для регулирования частоты вращения асинхронного двигателя по числу фаз двигателя цепочек 30,31,32, каждая из которых составлена из после- довательно соединенных резистора и встречно-параллельно соединенных тиристоров. В устройство введены последовательно соединенные усилитель 14, преобразователь 15 напряжения-частота и трехфазный кольцевой счетчик 16. Вход усилителя 14 подключен к выходу элемента 6 сравнения, а выход счетчика 16 соединен с одним из входов каждого логического элемента И 17-22. Вторые входы элементов 17-22 подключены к инвертирующему выходу RS-триг- гера 12. Выходы элементов 17-22 через усилители мощности 23-28 связаны с

3536

д. .JBJ J

38

.JV....

5 / l7 .2

. Составитель В.Тарасов Редактор А.Долвдич Техред В.Кадар Корректор А. Обручар

Закйз 7456/56 Тираж 661Подписное

iВНИИПИ-Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушская наб., д. 4/3

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