Способ торможения электродвигателя переменного тока и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК H02P3/24 

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к управлению электродвигателями переменного тока, и может быть использовано для торможения электропривода буровых установок, скребковых и ленточных конвейеров, других горных машин.

Целью изобретения является повышение надежности путем уменьшения величины ударных момента и тока за счет исключения остаточной ЭДС электродвигателя, и, кроме того, повышение быстродействия.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства, реализующего способ торможения электродвигателя переменного тока; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - схема блока фазового сдвига.

Устройство, реализуюш,ее способ торможения электродвигателя переменного тока, содержит последовательный и шунтируюш,ий тиристоры 1 и 2, трехфазный контактор 3, двухфазный контактор 4, трансформатор 5, первый и второй формирователи 6 и 7 уп- равляюш,их импульсов, блок 8 опорного напряжения, формирователь 9 прямоугольных импульсов, узел 10 предустановки, делитель 11 частоты, RS-триггер 12, четыре триггера 13-16, логический элемент ИЛИ-НЕ 17, логический элемент И-НЕ 18, блок 19 фазового сдвига, инвертор 20, блок 21 отключения торможения. Одни выводы трехфазного контактора 3 предназначены для подключения к питающей сети, а другие выводы трехфазного контактора предназначены для подключения к выводам фазных обмоток электродвигателя 22. Одни выводы двухфазного контактора 4 предназначены для подключения к первой и второй фазам питающей сети, а другие выводы соединены с первичной обмоткой трансформатора 5. Одни одноименные выводы последовательного и шунтирующего тиристоров 1 и 2 объединены и предназначены для подключения к выводу первой фазной обмотки электродвигателя 22, другой вывод последовательного тиристора 1 подключен к первому другому выводу двухфазного контактора 4, второй другой вывод которого объединен с другим выводом шунтирующего тиристора 2 и предназначен для подключения к выводу второй фазной обмотки электродвигателя 22. Управляющие цепи последовательного и шунтирующего тиристоров 1 и 2 соединены с выходами формирователей 7 и 6 управляющих импульсов. Вторичная обмотка трансформатора 5 подключена к входам блока 8 опорного напряжения и к первому и второму входам формирователя 9 прямоугольных импульсов, выходы которого подключены к входам RS-триггера 12. Первый выход RS-триг- гера 12 соединен с входом С первого триггера 13 и первым входом логического элемента И-НЕ 18, а второй выход RS-триггера 12 через делитель 1 частоты соединен с входом S третьего триггера 15, инверсный

выход которого соединен с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ 17. Прямой выход первого триггера 13 соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ 18,

третий вход которого подключен к инверсному выходу четвертого триггера 16, а выход логического элемента И-НЕ 18 соединен с входом С второго триггера 14 и с входом первого формирователя 6 управляющих импульсов. Прямой выход второго триггера 14

0 подключен к входу блока 19 фазового сдвига, первый выход которого подключен к входу второго формирователя 7 управляющих импульсов непосредственно и через инвертор 20 - к второму входу логического элес мента ИЛИ-НЕ 17, выход которого соединен с входом S четвертого триггера 16, выходом подключенного к блоку 21 отключения торможения. Второй выход блока 19 фазового сдвига подключен к входу R второго триггера 14. Входы R первого, третьего и

0 четвертого триггеров 13, 15 и 16 и четвертый вход формирователя 9 прямоугольных импульсов подключены к выходу узла 10 предустановки, входы D первого, второго, третьего и четвертого триггеров 13-16 подключены к положительному выводу блока 8 опорного напряжения к отрицательному выводу которого подключены входы С третьего и четвертого триггеров 15 и 16 и третий вход формирователя 9 прямоугольных импульсов.

Q Блок 19 фазового сдвига состоит из задающего генератора 23, логического элемента И-НЕ 24, инвертора 25, нереверсивного счетчика 20, выход которого подключен к первому входу логического элемента И-НЕ 24 и образует первый вход блог ка 19 фазового сдвига, выход задающего генератора 23 подключен к счетному входу нереверсивного счетчика 26 и к второму входу логического элемента И-НЕ 24, выходом соединенного с входом инвертора 25, выход которого подключен к входу R нереверсив0 ного счетчика 26 и образует второй выход блока 19 фазового сдвига. Вход V нереверсивного счетчика 26 образует вход блока 19 фазового сдвига, а входы 1-4 нереверсивного счетчика 26 предназначены для пода- чи сигнала задания. .)

Сущность способа торможения электродвигателя, при котором в первые полупериоды напряжения питающей сети подают ток в первую и вторую фазы электродвигателя

Q через последовательный тиристор и шунтируют первую и вторую фазы шунтирующим тиристором во вторые полупериоды напряжения питающей сети, а окончание торможения производят только при появлении первых полупериодов напряжения питающей

5 сети, состоит в том, что начало торможения производят только при появлении вторых полупериодов напряжения питающей сети.

Устройство для торможения электродвигателя переменного тока работает следующим образом.

После отключения трехфазного контактора 3, питающего электродвигатель 22, включается двухфазный контактор 4, который подает питание на тиристоры 1 и 2 и трансформатор 5. При этом на выходе узла 10 предустановки формируется кратковременный импульс, который ориентирует триггеры в исходное состояние (фиг. 2). Переменное напряжение, снимаемое с вторичной обмотки трансформатора 5, поступает на вход блока 8 опорного напряжения и на первый и второй входы форми10

счетчика 26, на выходе последнего формируется сигнал, определяющий момент времени, соответствующий необходимому углу открывания последовательного тиристора 1, подаваемый на вход формирователя 7 управляющих импульсов. Одновременно сигнал с выхода инвертора 25 устанавливает в исходное состояние нереверсивный счетчик 26 и второй триггер 14 (фиг. 2, диаграммы 14 и 19).

Импульсы с второго выхода RS-триггера поступают на делитель 1 1 частоты, на выходе которого появится сигнал в момент времени, определяемый уставкой длительности торможения (фиг. 2, диаграмма II). Этот

рователя 9 прямоугольных импульсов, на j сигнал переключает третий триггер 15 в

выходах которого формируются прямоугольные импульсы, разделенные по признаку полярности относительно входного переменного напряжения и синхронизированные с ним.

состояние, соответствующее нулю на его инверсном выходе (фиг. 2, диаграмма 15). При этом на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ 17 появится единичный сигнал с приходом потенциала, соответствующего С выходов формирователя 9 прямоуголь- 20 нулю с инвертора 20, что совпадает с мо- ных импульсов сигнал поступает на соот- ментом формирования отпирающего импуль- ветствующие входы RS-триггера 12, на выхо- са для последовательного тиристора 1 дах которого формируются прямоугольные (фиг. 2, диаграммы 20 и 17), и четвертый триггер 16 переключится в единичное состояние. На инверсном выходе этого триггера появится нулевой потенциал (фиг. 2, диаграмма 16), подаваемый на третий вход логического элемента И-НЕ 18, который запретит дальнейшее формирование отпирающих импульсов. Таким образом, последним

сигналы, полярность которых совпадает с полярностью соответствующих полуволн переменного напряжения. RS-триггер 12 по сигналу с узла 10 предустановки всегда ориентируется таким образом, что на его первом выходе присутствует единица, а на втором выходе - нуль, независимо от фазы пере25

менного напряжения, при котором произо- п подается отпирающий сигнал на последова35

шло включение контактора 4. При этом первый триггер 13 переключится в единичное состояние с приходом полуволны входного напряжения, соответствующей непроводящему состоянию последовательного тиристора 1, и изменение напряжения на выходе логического элемента И-НЕ 18 из единицы в нуль определит команду на формирование управляющего импульса для открывания шунтирующего тиристора 2 (фиг. 2, диаграмма 6).

Таким образом, всегда обеспечивается вклю-Таким образом, изобретение позволяет

чение первым шунтирующего тиристора 2 при 40 при включении торможения исключить удар- включении торможения, т. е. реализуется ные моменты и ток за счет гащения по- признак способа управления, согласно которому начало торможения производят только

рующего тиристора. Кроме того, при выключении торможения подача управляющих импульсов на тиристоры прекращается в те моменты времени, когда открыт последовательный тиристор. Тем самым исключается возможность создания режима к. з. через шунтирующий тиристор при повторном под- второго триггера 7 подается на вход блока 19 50 ключении электродвигателя к сети питания, фазового сдвига и разрешает работу послед- в конечном итоге, изобретение позволяет

при появлении вторых полупериодов напряжения сети.

Переключение второго триггера 14 в единичное состояние происходит с приходом полуволны переменного напряжения, соответствующей проводящему состоянию последовательного тиристора 1. Сигнал с выхода

тельный тиристор 1, чем достигается прекращение подачи отпирающих импульсов, когда последовательный тиристор находится в проводящем состоянии.

С прямого выхода четвертого триггера 16 единичный сигнал поступает на блок 21 отключения торможения, который воздействует на контактор 4, питающий устройство, и отключает последний.

ля в электродвигателе, которое осуществляется путем включения первым шунти45

него.

При этом по входу V разрешается работа нереверсивного счетчика 26, который начинает подсчитывать количество импульсов, поступающих на его счетный вход с за- 55 дающего генератора 23. После от счета количества импульсов, соответствующего заданному по входам SI-S4 нереверсивного

повысить надежность электропривода.

и быстродействие

Формула изобретения

1. Способ торможения электродвигателя переменного тока, при котором в первые полупериоды напряжения питающей сети

счетчика 26, на выходе последнего формируется сигнал, определяющий момент времени, соответствующий необходимому углу открывания последовательного тиристора 1, подаваемый на вход формирователя 7 управляющих импульсов. Одновременно сигнал с выхода инвертора 25 устанавливает в исходное состояние нереверсивный счетчик 26 и второй триггер 14 (фиг. 2, диаграммы 14 и 19).

Импульсы с второго выхода RS-триггера поступают на делитель 1 1 частоты, на выходе которого появится сигнал в момент времени, определяемый уставкой длительности торможения (фиг. 2, диаграмма II). Этот

подается отпирающий сигнал на последова

тельный тиристор 1, чем достигается прекращение подачи отпирающих импульсов, когда последовательный тиристор находится в проводящем состоянии.

С прямого выхода четвертого триггера 16 единичный сигнал поступает на блок 21 отключения торможения, который воздействует на контактор 4, питающий устройство, и отключает последний.

при включении торможения исключить удар- ные моменты и ток за счет гащения по-

рующего тиристора. Кроме того, при выключении торможения подача управляющих импульсов на тиристоры прекращается в те моменты времени, когда открыт последовательный тиристор. Тем самым исключается возможность создания режима к. з. через шунтирующий тиристор при повторном под- ключении электродвигателя к сети питания, в конечном итоге, изобретение позволяет

ля в электродвигателе, которое осуществляется путем включения первым шунтиповысить надежность электропривода.

и быстродействие

Формула изобретения

1. Способ торможения электродвигателя переменного тока, при котором в первые полупериоды напряжения питающей сети

подают ток в первую и вторую фазы электродвигателя через последовательный тиристор и шунтируют первую и вторую фазы электродвигателя шунтирующим тиристором во вторые полупериоды напряжения питаюш,ей сети, окончание торможения производят только при появлении первых полупериодов напряжения питаюш,ей сети, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения величины ударных момента и тока за счет исключения остаточной ЭДС электродвигателя, начало торможения производят только при появлении вторых полупериодов напряжения питаюш,ей сети.

2. Устройство для торможения электродвигателя переменного тока, содержаш,ее последовательный и шунтируюший тиристоры, одни одноименные выводы которых объединены и предназначены для подключения к выводу первой фазной обмотки электродвигателя, трехфазный контактор, одним выводы которого предназначены для подключения к питаюш.ей сети, а другие выводы предназначены для подключения к выводам фазных обмоток электродвигателя, двухфазный контактор, одни выводы которого предназначены для подключения к первой и второй фазам питающей сети, первый другой вывод двухфазного контактора подключен к другому выводу последовательного тиристора, второй другой вывод двухфазного контактора объединен с другим выводом шунтирующего тиристора и предназначен для подключения к выводу второй фазной обмотки электродвигателя, трансформатор, первичная обмотка которого подключена к другим выводам двухфазного контактора, первый и второй формирователи управляющих импульсов, выходами подключенные к управляющим цепям соответственно шунтирующего и последовательного тиристоров, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности путем уменьщения величины ударных момента и тока за счет исключения остаточной ЭДС при включении торможения, повышения быстродействия, введены блок опорного напряжения, формирователь прямоугольных импульсов с четырьмя входами и двумя выходами, узел предустановки, делитель частоты, RS-триггер, четыре триггера, логический эле- мент ИЛИ-НЕ, логический элемент И-НЕ, блок фазного сдвига, инвертор, блок отключения торможения, вторичная обмотка трансформатора подключена к входу блока опорного напряжения и к первому и второму 0 входам формирователя прямоугольных импульсов, выходы которого подключены к входам RS-триггера, первый выход которого соединен с входом С первого триггера и первым входом логического элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом

5

первого триггера, выход логического элемента И-НЕ соединен с входом первого формирователя управляющих импульсов и с входом С второго триггера, подключенного выходом к входу блока фазового сдви0 га, первый выход которого соединен с входом второго формирователя управляющих импульсов и с входом инвертора, второй выход блока фазового сдвига подключен к входу R второго триггера, второй выход / 5-триггера через делитель частоты подклю5 чен к входу S третьего триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, подключенного выходом к входу S четвертого триггера, прямой выход которого соединен с блоком отк тючения торможения, инверсный вы ход четвертого триггера соединен с третьим входом логического элемента ИЛИ-НЕ, входы D первого, второго, третьего и четвертого триггеров объединены и подключены к положительному выводу блока опорного напряжения, входы С третьего и четвертого

5 триггеров и третий вход формирователя прямоугольных импульсов объединены и подключены к отрицательному выводу блока опорного напряжения, входы R первого, третьего и четвертого триггеров и четвертый

0 вход формирователя прямоугольных импульсов объединены и подключены к выходу узла предустановки.

i/(X

/

Xl/

9.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах горных машин. Целью изобретения является повышение надежности путем уменьшения величины ударных момента и тока за счет исключения остаточной ЭДС электродвигателя и, кроме того, повышение быстродействия. Цель достигается за счет того, что в способе торможения электродвигателя переменного тока, состояш,ем в поочередном подключении двух фаз электродвигателя к питающей сети и закорачивании этих фаз с помош,ью соответственно последовательного и шунтирующего тиристоров 1 и 2, первым всегда включают шунтирующий тиристор 2, что достигается в устройстве за счет введения формирователя 9 прямоугольных импульсов, RS-триггера 12, узла 10 предустановки, триггера 13, логического элемента И-НЕ 18. Кроме того, при выключении торможения устройство позволяет повысить быстродействие электропривода за счет исключения возможности шунтирования питающей сети шунтирующим тиристором 2 и обеспечения быстрого спадания тока в фазах электродвигателя путем введения триггеров 14-16, делителя 11 частоты, логического элемента ИЛИ-НЕ 17, блока 19 фазового сдвига, инвертора 20. 2 с.п.ф-лы, 3 ил. §) с SS ел САЭ СлЭ О5 00 СО

9.2

122

П

18

14 19

го

il

is

/7 16

Вмючение

К R-бходу триггера /4 Л

К выходи триггера /4

Ри.г.З

Составитель С. Позднухов

Редактор С. ПекарьТехред И. ВересКорректор В. Гирняк

Заказ 3812/53Тираж 659Подписное

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

л

JL

JL

JL

П

Оглняючение