Устройство для управления трехфазным асинхронным электродвигателем Советский патент 1987 года по МПК H02P1/32 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в нерегулируемых реверсивных электроприводах переменного тока с медленно изменяющейся нагрузкой.

Цель изобретения повышение .надежности устройства за счет уменьшения бросков тока.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства для управления трехфазным асинхронным электродвигателем.

Устройство содержит реверсивный пускатель 1 с блоком 2 управления, коммутатор 3 переключения обмоток 4 статора С Треугольника на Звезду и наоборот, датчик 5 нагрузки, одни из входов первого и второго злёментов И 6 и 7 соединены с выходами первого и второго элементов задержки 8 и 9, а выходы первого и второго элементов И 6 и 7 через соответствующие оптронные ключи 10 и 11 подключены к коммутатору 3 переключения обмоток статора с Треугольника на Звезду и наоборот, входы первого элемента И-НЕ 12 под- ключены соответственно к выходам первого и второго элементов задержки 8 и 9, а выход лервого элемента И-НЕ 12 соединен с вторыми входами первого и второго элементов И 6 и 7, первый .вход второго элемента И-НЕ 13 соединен с выходом третьего элемента 14, а другой вход второго элемента И-НЕ 13 соединен с первым входом третьего элемента И 14 и входом третьего элемента 15 задерлжи, выход которого соединен с вторым входом . третьего элемента И 14.

Входы первого, второго и третьего компараторов 16 - 18 объединены и подключены к выходу датчика 5 нагрузки, а выходы этих компараторов подключены соответственно к трем адресным входам мультиплексора 19, информационный вход которого подключен к выходу четвертого компаратора 20, вход которого соединен с выходом датчика 21 скольжения, выход мультиплексора 19 соединен с входом четвертого элемента 22 задержки, выход которого соединен с входом третьего элемента 15 задержки, выход второго элемента И-НЕ 13 подключен к входу второго элемента 9 за,цержки, выхдд третьего элемента И 14 соединен с входом первого элемента 8 задержки.

Кроме того, блок 2 управлени-т может быть выполнен так, что каждый симистор реверсивно1 о пускателя i управляется через свой оптронный ключ 23-27, входы управления оптрон- ными ключами подключены к выходам с первого по пятый элемент ИЛИ-НЕ 28-32 соответственно, одни из входов

первого и четвертого элементов ИЛИ- НЕ 28 и 31 объединены и подключены на выход первого нуль-органа 33, на вход которого подан сигнал датчика 34 линейного напряжения, одни

из входов второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ 29 и 30 объединены и подключены на выход второго нуль- органа 35, на вход которого подан сигнал с датчика 36 линейного напряженилf первый вход пятогр элемента ИЛИ-НЕ 32 соединен с вьгеодом третьего нуль-органа 37, на вход которого подан сигнал с датчика 38 линейного напряжения, второй вход пятого элемента ИЛИ-НЕ 32 подключен на выход четвертого элемента И 39, первый вход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ-ЙЕ 28 и 29, с выходом третьего

элемента И-НЕ 40 и одним из входов четвертого элемента И-НЕ 41, второй вход четвертого элемента И 39 под- 1О1Ючен на выход пятого элемента И-НЕ 42 к вторым входам третьего и

четвертого элементов ИЛИ-НЕ 30 и 31

.

И к одному из входов шестого элемента И-НЕ 43, другой вход шестого элемента И-НЕ 43 соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ 40 и

выходом Пуск назад командного узла 44, выход Пуск вперед командного узла 44 соединяется с вторыми входами четвертого и пятого элементов И-НЕ 41 и 42, первьй вкод пятого

элемента И-НЕ 42 и третий вход третьего элемента 40 объединены и подключены на выход Стоп командного узла 44, первый вход третьего элемента И-НЕ 40 соединен с выходом

четвертого элемента И-НЕ 41, выход шестого элемента И-НЕ 43 соединен с третьим входом пятого элемента И-НЕ 42,

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии на всех входах четвертого и шестого элементов И-НЕ 4 и 43 присутствует логическая соответственно на выходах третьего и пятого элементов И-НЕ 40 и 42, а также четвертого элемента И 39 тоже присутствует логическая 1. Таким образом, на одном из входов всех элементов ИЛИ-НЕ 28-32 присутствует логическая 1, а на другие входы этих элементов подаются сигналы с выходов соответствующих нуль-органов 33,35 и 37. В результате на выходах всех элементов ИЛИ-НЕ 28-32 присутствует логический О, оптронные ключ 23-27 закрыты, сигналы управления на симисторах реверсивного пускателя 1 отсутствуют электродвигатель обесточен.

При подаче, например, сигнала Пуск вперед от командного узла 44 на выходе элемента И-НЕ 40, а значит и на входах элементов ИЛИ-НЕ 28 и 29, на выходе элемента И 39 устанавливается логический О, В то же время на другие входы элементов ИЛИ-НЕ 28, 29 и 32 поступают импульсы с выходов соответствующих нуль- органов 33,35 и 37 и в момент, прохождения напряжения данной фазы нагрузки через ноль к положительной полуволне на выходах элементов ИЛИ-НЕ 28 29 и 32 формируются импульсы, открыв ющие соответствующие оптронные ключи 23,24 и 27. Нуль-органы 33,35 и 37 построены таким образом, что учитывается порядок чередования фаз питающей сети, т.е. нуль-органы фиксиру- ют только переход кривой питающего напряжения от нуля к положительной полуволне. В этом случае при включении обмоток статора, нгшример, в. Треугольник в течение времени, равном шестой части периода, электродвигатель хоть и работает в непол- нофазном режиме, однако исключается возможность противоположного вращения его ротора

Дпя остановки электродвигателя подается сигнал Стоп из комаидного узла 44 на объединенные входы элементов И-НЕ 40 и 42.

Коммутация обмоток электродвигате ля по схемам Звезда или Треугольник осуществляется следующим образом,

В первоначальный момент электродвигатель обесточен, тогда на выхо- де компаратора 20, а значит и на информационном входе мультиплексора 19 присутствует логическая 1. С началом пофазного пуска злектродви

Q g

o 5 д Q

Q

g

5

5

гатепя и до набора номинальной частоты вращения, определяемой порогом срабатывания компаратора 20, на выходе ьгул1.типлексора 19 устанавливается 1. Тогда на выходе элемента И 14 также устанавливается 1, а на выходе элемента И-НЕ 13 - О, в результате на элементах 6. и 7 появляется соответственно I и О. Открывается оптронный ключ 10 и коммутатор 3 соединяет обмотки электродвигателя по схеме Звезда. Такая схема, как известно, ограничивает пусковые токи и обеспечивает улучшенные энергетические характеристики электродвигателя при холостом ходе или пониженных нагрузках приводного механизма.

С набором частоты вращения вала электродвигателя близкой к номинальной на выходе компаратора 20 устанавливается логический О, т.е. заканчивается этап запуска электродвигателя и схема переходит в автоматический режим слежения за нагрузкой электродвигателя .

При работе электродвигателя с датчика 5 нагрузки снимается напряжение постоянного тока, пропорциональное загрузке электродвигателя, и подается на входы трех компараторов ISIS. Таким образом, осуществляется преобразование входного напряжения в пропорциональное ему число, которое подается на адресные входы мультиплексора 19. Мультиплексор 19, в свою очередь, осуществляет выбор и передачу на выход с информационного входа, соответствующего заданному адресу, заложенного значения - О .

Значение логической 1 на информационном входе и на выходе мультиплексора 19 соответствует работе электродвигателя по схеме Звезда, логический О - схеме Треугольник

В том случае, когда загрузка ; электродвигателя такова, что необходимо включение обмотки статора по схеме Треугольник, на выходе элемента задержки 22 устанавливается логический О. Тогда на выходе элемента И 14 появляется О, а на выходе элемента И-НЕ 13 - логическая 1. Логический О подается без задержки элементов 8 на вход элемента И 6, что приводит к незамедлительно- му отключению коммутатора 3. Логическая 1 с выхода элемента И-НЕ 13

с задержкой по времени, осуществляемой элементом 9 задержки, необх-однмо ,цля полного выключения симисторов коммутатора 3, подается на вход элемента И 7, что приводит к включе нию оптронного ключа 11 и соответствующего включения коммутатора 3 по схеме Треугольник.

В моменты переключений могут возникнуть броски тока, в результате на выходе мультиплексора 19 появляется кратковременньй сигнал логический о, что может вызвать ложное переключение обмотки электродвигателя на схему Треугольник, Для уст- ранения этих кратковременных срабатываний введен элемент 22 задержки, который осуществляет задержку во времени появления сигнала О,

Для отстройки от случайных поса- док нагрузки и, как следствие, появления сигнала логической 3 на выходе элемента 22 задержки предусматривается элемент 1J задержки. Появление логической 1 на выходе эле- мента И 14 возможно только по истечений выдержки времени элемента 15 задержки и может составлять 5 - iOO с.

Элемент И-НЕ 12 контролирует сигналы на выходах элементов задержки 8 и 9 и в случае одновременного появления , что приведет к коротка- му замыканию, на его выходе устанавливается О, запирающий элементы И 6 и 7 и, как следствие, происхо- дит отключение коммутатора 3.

Устройство для управления трехфазным асинхронным электродвигателем позволяет широко использовать его р реверсивном электроприводе ответственных механизмов, в частности эскалаторов, обеспечивая при этом повышенные энергетические характеристики малозагруженных электродвигате- лей.

Формула изобретения

Устройство для управления трех- фазным асинхронным электродвигателем

содержащее реверсивный пускатель с блоком упрар.ченйя, кoм yтaтop переключения обмоток cxaiopa с Треуг ол нлка на Зяезду и наоборот, датчи нагрузки, три элемента задержки, три элемента И, два элемента И-НЕ, одни входы первого и второго эле- MeiiTOB И соединены с выходами пер.во- го и второго элементов задержки, а выходы первого и второго элементов И через соответствуюп ;е оптронные ключи подключены к коммутатору переключения обмоток статора с Треугольника на Звезду и наоборот, входы первого элемента И--НЕ подключены сооветственно к выходам первого и второго элементов задержки, а выход первого элемента И-НЕ соединен с вторыми входами первого и второго элеметов И, первый вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом третьего элемента И, а другой вход второго элемента И-НЕ соединен с первым входом третьего элемента И и входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения бросков тока, в него введены четыре компаратора, мультиплексор с тремя адресными и одним информационным входами, четвертый элемент задержки и датчик скольжения электродвигателя входы первого, второго и третьего компараторов объединены и подключены к выходу датчика нагрузки, а выхода этих компараторов подключены соответственно к трем адресным входам мультиплексора, информационный вход которого подключен к выходу четвертого компаратора, вход которого соединен с выходом дат1гика скольжения, выход мультиплексора соединен с входом четвертого элемента задержки,, выход которого соединен с входом третьего элемента задержки, выход второго элемента подключен к входу второго элемента задержки, выход третьего элемента И соединен

с входом первого элемента задержки.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для исполью и 5 Ц /S 22 J5 Щ 8 ода: D-Dзования в нерегулируемых реверсивных электроприводах переменного тока с медленно изменяющейся нагрузкой. Цель изобретения - повьшение надежности устройства за счет уменьшения бросков тока. С началом пофазного пуска электродвигателя и до набора номинальной частоты вращения, определяемой порогом срабатывания компаратора 20, на выходе мультиплексора 19 устанавливается 1. Тогда на элемента И 14 также устанавливается 1, а на выходе элемента И-НЕ 13 - О. В результате на элементах 6 и 7 появляется соответственно 1 и О. Открывается оптронный ключ 10 и коммутатор 3 соединяет обмотки электродвигателя по схеме Звезда, 1 ил. 3if S i СЛ С со ю СЛ о СП