Электропривод переменного тока Советский патент 1989 года по МПК H02P7/36 

ел

о

00

со

СО

О)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в технологических линиях электрохимической промышленности. Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик путем снижения потребляемой мощности при обеспечении требуемого уровня намагниченности роторов электродвигателей. Электропривод переменного тока содержит группу гистерезисных двигателей 1. Два вывода двигателей подключены к зажимам 26, 27 источника питания, а третий вывод через встречно включенные тиристоры 2,3 с блоками 15, 16 включения - к третьему зажиму 28 источника питания. Цепь формирования намагничивающих импульсов составлена из тиристора 4 и конденсатора 5 и подключена параллельно тиристорам 2,3. Электропривод снабжен цепью гашения 10 и цепью выключения тиристора 4, составленной из тиристора 7 и конденсатора 8. Блоки включения 15, 16, 17, 18 тиристоров 2, 3, 4, 7 соединены с выходами блока 19 формирования параметров намагничивающих импульсов, входы которого подключены к выходам блоков 13, 14 синхронизации. Входы блоков 13, 14 подключены к клеммам 27, 28 источника питания. Введение в блок 19 линии задержки 23 и второго логического элемента 2И 25, соединение входов блока 19 с выходами блоков 13, 14, введение цепи гашения 10 и тиристора 7 обеспечивают более эффективное перевозбуждение гистерезисных двигателей 1 независимо от их количества. Пути протекания тока на этапах нарастания и спадания разделены. Это позволяет выбирать емкость конденсатора 5 с некоторым запасом, что повышает надежность перевозбуждения. Исключается короткое замыкание заряженного конденсатора через тиристоры электропривода, что повышает надежность. 2 ил.

фuг. f

. 1508336-

14 синхронизации. Входы блоков 13,141 независимо от их количес-ва Пути подключены к клеммам 27,28 источ-протекания тока на этапах нарастакля ника питания. Введение в блок 19 ли-и спадания разделены. Это позволяет НИИ 23 задержки и второго логического выбирать емкость конденсатора 5 с неэлемента 2Н 25, соединение входовкоторым запасом, что повышает надеж- блока 19 с выходами блоков 13,14, вве-ность перевозбуждения. Исключается дение цепи 10 гашения и тиристора 7короткое замыкание заряженного конденг обеспечивают более эффективное пере-сатора через тиристоры электроприво- возб ткдение гистерезисных двигателей 10да, что повьшает надежность. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к многодвигательному электроприводу на базе гистерезисных двигателей для технологических линий электрохимической промышленности.

Цель изобретения - улучшение энергетических характеристик электропри- вода путем снижения потребляемой мощности при обеспечении требуемого урон ня намагниченности роторов электродвигателей.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2 - временные диаграм-

мы, поясняющие работу электропривода,

Электропривод содержит группу гистерезисных электродвигателей 1, первый 2 и второй 3 встречно-параллельно включенные тиристоры, цепь формирования намагничивающих импульсов, сое- тоящую из последовательно соединенных тиристора 4 и конденсатора 5 с блоком 6 его заряда, цепь включения третьего тиристора 4, состоящую из последовательно соединенных тиристора 7 и конденсатора 8 с блоком 9 его заряда, цепь 10 гашения, состоящую из последовательно соединенных конденсатора 11 и резистора 12, первый 13 и второй 14 блоки синхронизации, блоки 15 - 18 включения первого, второго тиристоров и тиристоров цепи выключения и цепи гашения, блок 19 формирования параметров намагничиваюш;их импульсов, состоящий из задатчика 20 фазы и частоты следования намагничивающих импульсов, формирователя 21 длительности намагничивающих импульсов, RS-триггера 22, элемента 23 задержки, первого 24 и второго 25 логических элементов 2И. Два выхода ста- торных обмоток группы гистерезисных электродвигателей 1 соединены с клеммами (зажимами) 26 и 27 для подключе-

5

0

5 0 5 0

ния к первой и второй фазам сети, а третий вывод через встречно-параллельно соединенные первый 2 и второй 3. тиристоры соединен с клеммой (зажимом) 28 для подключения к третьей фазе сети. Цепь формирования намагничивающих импульсов, состоящая из последовательно соединенных тиристора 4 и конденсатора 5 и цепь 10 гашения .подключены параллельно первому 2 и второму 3 тиристорам. Катод тиристора 4 соединен с катодом тиристорй. 7, анод которого подключен к одной обкладке конденсатора 8, соединенного второй обкладкой с анодом тиристора 4. Первый 13 и второй 14 блоки синхрони- низации соединены входами с клеммами 27 и 28 для подключения ко второй и третьей фазам сети, а выходами подключены соответственно ко второму и первому входам блока 19 формирования параметров намагничивающих импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно со входами блоков 17,15, 16 и 18 включения тиристоров 4,2,3 и 7. Выходы блоков 15-18 включения соединены с управляющи1-1и цепями соответственно тиристоров 2,3,4 и 7. Вход за- датчика 20 фазы и частоты следования намагничивающих импульсов объединен со вторым входом первого логического элемента 2И 24 и образует первый вход блока 19 формирования параметров намагничивающих импульсов, выход за- датчика 20 фазы частоты следования намагничивающих импульсов соединен со входом формирователя 21 длительности намагничивающих импульсов и R-входом RS-триггера 22 и образуют первый выход блока 19 формирования параметров намагничивающих импульсов. Выход формирователя 21 длительности намагничивающих имтульсов соединен с S-входом RS-триггера 22 и образуют

5

четвертый выход блока 19 формировани параметров намагничивающих импульсрв второй выход которого образован выходом, первого J oгичecкoгo элемента 2И 24. Выход RS-триггера 22 соединен с iiepBFjM входом первого логического элемента 2И 24 и через элемент 23 задержки - с первым входом второго логического элемента 2И 25, второй вхо и выход которого образуют оответст- венно второй вход и третий выход блока 19 формирования п.ара гетров намагничивающих импульсов.

Электропривод работает следующим образом.

Для получения эффективного перевозбуждения npvi импульсног( периодическом намагничивании гистерезисных электродвигателей при минимуме энергозатрат необходимо обеспечить им

пульс напряжения амплитудой (12)Uf, где U.T, - амплитуда напряжения источника питания, и д-чительностью ,/6, где Т - период частоты напряжения питания.

Уровень перевозбуждения гистерезисных электродвигателей зависит от амплитуды тока, создаваемого Б импульсе, поэтому момент подачи импульса (фаз импульса {.|4 ) целесообразно выбирать таким образом, чтобы максимум -импульсного тока совпадал с максимом тока в данной фазе электродвигателей, создаваемого основным .источником питания. Для гистерезис- .ых электродвигателей, применяемых в рассматриваемых электроприводах, коэффициент мощности составляет cosLpu О, 1-0, 3 , а фазный ток отстает от фазного напряжения на угол 75-85 . На практике удобно синхронизовать и отсчитывать фазу импульса относительно линейного напряжения источника питания. При этом предпочтительный -диапазон фазы импульсов составляет 130-180° относительно начала положительной полуволны линейного напряжения, например напряжения при формировании импульса намагничивающего тока в фазе Л.

Для стабилизации энергетических характеристик гистерезисных электродвигателей и демпфирования качаний их роторов намагничиваюаще импульсы формируют с частотой f(, , в 3-5 раз превышающий частоту собственных качаний электродвигателей.

Обычно частота следован.;} импульсов составляет fu 111-20 Гц.

п

В стационарном режиме в интервале между намагничивающими импульсами первый 2 и второй 3 тиристоры работают Лоочередно с интери.глом 1./2, обеспечивая протекание тока между питающей сетью и гистерезисными электродвигателями 1. Ст гилл1: лРКЯч ; 1.:рис Г; Р;;М i (.fi-;p; K/: ; j . : -.:- ходе второг о блока 1- . 1:- заци1т

(диaгpa Eia б

и а

фи.г. 2), поступают

5

0

0

5

40

45

50

на второй вход первого леи :-;ч1К-.кого элемента 2И 2Д, на первом г.-.оде которого присутствует CKrifa-u логической и с первого логического элемента 21 24 (диаграмма г-х на фиг.2) постуиа от на вхсд блока 13 включения тиристора 2, который осуществляет усиление и гальваническую развязку CHr;.jjiOB. С выходоп блока 15 включения тиристора 2 сигпа1. ы yiipasjieHnH поступают на управляюшие цепи Tiipiic- тора 2 (диаграмма к на фиг, 2).

Аналогичным образом, сигналы с выхода первого блока 13 синхронизации (диаграмма в на фиг. 2) поступаит ка второй вход второго логического элемента 2М 25 3 на первый вход которо.гс поступает скгмал логической 1 с выхода элемента 23 задержки (диаграмма 3 на фиг. 2). С выхода второго логического элемента 211 25 (диаграмма и на фиг. 2) сигналы управления через блок 16 включения поступают на управляющие цепи тиристора 3 (диаграмма л на фиг. 2) .

В момент t на выходе за- датчика 20 фазы и частоты следования намагничивающих импульсов формируется: сигнал (AHarpaNMa г на фиг. 2), поступающий через блок 17 включения на управляющие цепи тиристора 4. Тирис- тор 4 открывается, и напряжение конденсатора 5, г редварительно заряженного от блока 6 заряда, суммируется с фазным напряжением сети. Ток в фазах электродвигателей начинает возрастать.

При включении тиристора 4 к тиристору 2, находящемуся в проводяем состоянии, прикладывается в обратном каправлении напряжение конденсатора 5. При этом возможно протекание через тиристор 2 кратковременных импульсов обратного тока. Для повышения надежности работы тиристора 2 необходимо

7 15

одновременно с включением тиристора 4 снять сигнал управления с тиристора 2. Для этого сигнал с выхода задатчика 20 фазы и частоты следования намагничивающих имнз льсов поступает на R- вход RS-триггера 22, обеспечивая, появление на его выходе сигнал логичес

кого О (диаграмма е на фиг. 2), что приводит к появлению логического О на выходе первого логического элемента 2Н 24 (диаграмма ж на фиг.2) и исключению сигнала управления тиристором 2 (диаграмма к на фиг.3).

После нарастания тока в фазах электродвигателей 1 до треб емой величины закрывают тиристор 4. Для этого в момент времени t, на выходе фор30

35

мирователя 21 длительности намагничивающих импульсов формируется управ- 20 ляющий сигнал (диаграмма д на фиг.2), который через блок 18 включения подается на управляющие цепи тиристора 7 (диаграмт а н на фиг. 2). Тиристор 7 включается, в результате чего к тиристору 4 в обратном направлении прикладывается напряжение предварительно заряженного от блока 9 заряда второго конденсатора 8 и тиристор 4 закрывается. При включении тиристора 7 последовательно с питающей сетью оказываются включенными конденсаторы 5 и 8. Однако конденсатор 8, обладающий существенно меньшей емкостью, нежели конденсатор 5, -быстро перезаряжается, в результате чег.о ток в цепи: питающая сеть - конденсатор 5 - конденсатор 8 - тиристор 7 - электродвигатели 1 уменьшается до нуля и тиристор 7 выключается. После чего энер гшо, запасенн то в электродвигателях 1 при импульсе, начинает принимать на себя цепь 10 гашения. Параметры конденсатора 11 и резистора 12 подобраны таким образом, что обеспечивают быс грое спадение тока в фазах электро- двигателей 1 после прохождения намагничивающего импульса.

В реальных условиях при использовании режима перевозбуждения возможно изменение коэффициента мощности элект-50 родвигателей от cosq 0,1-0,3 до cosLp 0,5-0,7, что соответственно приводит к изменению фазы тока электродвигателей 1 относительно фазы напряжения питания. При этом для создания однозначного процесса спадения тока в фазах электрсцвигатетей 1 после прохождения намагничивающего им15

25

10

45

8

пульса и для повышения надежности работы тиристора 3 необходимо исключить возможность включения тиристоров 2 и 3 до окончания процесса формирования импульсов тока в фазах электродвигателей 1. Для тиристора 2 эта задача решается за счет синхронизации его включения относительно начала

положительной полуволны линейного Напряжения питающей сети, для тиристора 3-е помощью элемента 23 задержки, обеспечивающего задержку появления на его выходе сигнала логической 1, вводится задержка на формирование управляющего сигнала. Выходной сигнал RS-триггера 22 поступает на вход элемента 23 задержки, выход которого соединен с первым входом второго логического элемента 2И 25. При изменении сигнала на выходе RS- триггера 22 с высокого на низкий уро

вень, данный сигнал без задержки поступает на первый вход второго логи- ческого элемента 2И 25, исключая формирование сигнала управления вторым тиристором 3 (диаграммы е,з,и,л на фиг. 2) .- При появлении на выходе RS- триггера 22 в момент времени t. сиг-

нала логической

1 , данный сигнал появляется на выходе элемента 23 задержки лишь через промежуток времени 6 (диаграмма з на фиг. 2) , исключая на это время возможность включения второго тиристора 3.

Таким образом, введение в структуру электропривода конденсатора 8 с блоком 9 заряда, тиристора 7, цепи 10 гащения, и включение в блок 19 формирования параметров намагничивающих импульсов элемента 23 задержки и второго логического элемента 2И 25 позволяет обеспечить условия эффективного перевозбуждения гистерезисных электродвигателей 1 независимо от их количества.

В предлагаемом электроприводе пути протекания намагничивающего тока на этапах нарастания и спадения разделены, что позволяет выбирать емкость конденсатора 5 с некоторым запасом (исходя из максимально возможной нагрузки) и обеспечивать тем самым надежное перевозбуждение гисте- резисных электродвигателей 1. С другой стороны, параметры цепи 10 гашения выбираются лишь исходя из требуемого закона спадания импульсного тока.

91

Кроме того, исключение короткого замыкания заряженного конденсатора через тиристоры электропривода позволяет повысить его надежность.

Таким образом, за счет o6eciie4e- ния эффективного перевозбуждения гис терезисных электродвигателей независимо от их количества в группе, улучшаются энергетические характеристики электропривода при одновременном по- вьшении его надежности за счет исключения перегрузки тиристоров по току.

ормула изобретения

импульсов, выход которого и выход первого логического элемента 211 образуют соответственно первый и второй выходы блока формирования параметров намагничивающих импульсов, соединенного первым выходом с входом блока включения тиристора цепи формирования намагничиваклдих импульсов, о т- личающийс я тем, чтг , с -Цг- лью улучшения эьгргетическг х характеристик путем снижения потребляемой мощности, в него .введены цепь выключения тиристора цепи формирования намагничиваюгдих импульсов, выполненная в виде тиристора и конденсатора с блоком заряда, цепь гашения, составленная из последовательно соединенных конденсатора и резистора, блок

Электропривод переменного тока, содержащий группу гистерезисных электродвигателей с пофазно объединенными статорными обмотками, два вы-2о включения тиристора упомянутой цепи вода которых соединены с клеммами выключения, а в блок формирования для подключения к первой и второй параметров намагничивающих импульсов

введены элемент задержки и второй логический элемент 2И, первый вход ко- 25 торого через элемент задержки соединен с выходом RS-триггера, второй

фазам сети, а третий вывод через встречно-параллельно включенные первый и второй тиристоры соединен с клеммой для подключения к третьей фазе сети, цепь формирования намагничивающих импульсов, выполненную в виде последовательно соединенных

вход и выход второго логического элг- мента 2И образуют соответственно второй вход и третий выход блока форконденсатора с блоком заряда и тирис- зо мирования параметров намагничивающих

тора, подключенную параллельно первому и второму тиристорам, первый и второй блоки синхронизации, подключенные входами к клеммам для подключения к второй и третьей фазам сети, блоки включения, выходами соединенные с управляющими цепями упомянутых тиристоров, блок формирования параметров намагничивающих импульсов, выполненный с задатчиком фазы и частоты следования намагничивающих импульсов, вход которого образует первый вход блока формирования параметров намагничивающих импульсов, входом подключенным к выходу задатчика фазы и частоты следования намагничивающих импульсов RS-триггером, R- и S-входы которого соединены соответственно с входом и выходом формирователя длительности намагничивающих им35

40

45

импульсов, а выход формирователя длительности намагничивающих импульсов образует четвертый выход блока формирования параметров намагничивающих импульсов, выходы второго и первого блоков синхронизации соединены соответственно с первым и вторым входами блока формирования параметров ничивающих импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соедиге- ны соответственно с входами блоков включения первого и второго тиристоров и тиристора упомянутой цепи выключения, выходы блока включения соединены с катодом и управляющим элект родом тиристора цепи выключения, цепь гашения- подключена параллельно первому и второму тиристорам, одна обкладка второго конденсатора соединена с анодом тиристора цепи формировапульсов, а выход RS-триггера подклю- ния намагничивающих импульсов, катод чен к первому входу первого логичес- которого подключен к катоду тиристо- кого элемента 2Н, второй вход которого соединен с входом задатчика фазы и частоты следования намагничиг ающих

55

ра цепи выключения, анод которого соединен с другой обкладкой второго конденсатора.

10

импульсов, выход которого и выход первого логического элемента 211 образуют соответственно первый и второй выходы блока формирования параметров намагничивающих импульсов, соединенного первым выходом с входом блока включения тиристора цепи формирования намагничиваклдих импульсов, о т- личающийс я тем, чтг , с -Цг- лью улучшения эьгргетическг х характеристик путем снижения потребляемой мощности, в него .введены цепь выключения тиристора цепи формирования намагничиваюгдих импульсов, выполненная в виде тиристора и конденсатора с блоком заряда, цепь гашения, составленная из последовательно соединенных конденсатора и резистора, бло

включения тиристора упомянутой цепи выключения, а в блок формирования параметров намагничивающих импульсов

вход и выход второго логического элг- мента 2И образуют соответственно второй вход и третий выход блока фор5

0

5

импульсов, а выход формирователя длительности намагничивающих импульсов образует четвертый выход блока формирования параметров намагничивающих импульсов, выходы второго и первого блоков синхронизации соединены соответственно с первым и вторым входами блока формирования параметров ничивающих импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соедиге- ны соответственно с входами блоков включения первого и второго тиристоров и тиристора упомянутой цепи выключения, выходы блока включения соединены с катодом и управляющим электродом тиристора цепи выключения, цепь гашения- подключена параллельно первому и второму тиристорам, одна обкладка второго конденсатора соединена с анодом тиристора цепи формирова ния намагничивающих импульсов, катод которого подключен к катоду тиристо-

ния намагничивающих импульсов, катод которого подключен к катоду тиристо-

ра цепи выключения, анод которого соединен с другой обкладкой второго конденсатора.

UAB

8 Z

s

e

f

3

ti

H

л

M H

4

tu

Гз

i, h fs фиг.2