Электропривод с импульсным управлением Советский патент 1989 года по МПК H02P1/50 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу переменного тока, и может быть использовано в механизмах общепромьшшен ного назначения, например в подъемно- транспортных.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем уменьшения мопуюсти потребления.

На фиг. 1 представлена блок-схема электропривода с импульсным управлением; на фиг. 2 - диаграммы электрических состояний элементов устройства; на фиг. 3 - экспериментальные механические характеристики двигателя.

Электропривод с импульсным управлением (фиг. 1) содержит шесть тиристоров 1-6, включенные по мостовой схеме 7, статорную обмотку 8 двигателя, подключенную к трехфазному источнику питания сети, фазную роторную обмотку 9 двигателя, два вывода которой объединены и подключены к анодному выходу мостовой схемы, другой вывод подключен к катодному выходу указанной схемы. Силовой диод 10 подключен к выводу мостового выпрямителя, причем анод и катод его соединены с одноименными группами тиристоров. Генератор 11 управляющих импульсов соединен с входом блока 12 выделения импульсов. Выход последнего соединен с входом узла 13 блокировки управля- Ю1ЦИХ импульсов. Вход синхрониз &ции блока 14 фазосмещения и распределения управляющих импульсов мостовой схемы соединен с выходом блока 15 синхронизации. Блок 12 вьщеления импульсов, содержит узел 16 задания чисел предварительной записи, два счетчика 17 и 18 импульсов, RS-триггер 1 и элемент 20 совпадения. Инверсный выход 21 триггера соединен с одним из входов элемента 20 совпадения, выход которого подключен к входу 22 предварительной записи счетчика 17. Выход последнего соединен с S-входом 23 триггера 19, а его R-вход подключен к выходу счетчика 18. Прямой выход 24 триггера 19 соединен с входом узла 13 блокировки управляющих импульсов и входом 25 предварительной записи счетчика 18. Счетные входы 26 и 27 счетчиков 17 и 18 подключены к выходу генератора 11 синхронизирующих импульсов, а информационные входы 28 и 29 - к узлу 16 задания чисел

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Электропривод с импульсным управлением работает следующим обрачо1-(.

От узла 16 задания чисел предварительной записи на входы 28 и 29 задания числа счетчиков 17 и 18 постоянно подаются коды чисел соответственно 5 и 1 при работе счетчиков в режиме вычитания.

В исходном состоянии до момента to (фиг. 2) на прямом выходе 34 триггера 19 имеется сигнал О, на его инверсном выходе 21 - сигнал 1, а на выходе узла 16, соединенном с элементом совпадения 20, сигнал О. При этом блок 13 запреп1;ает подачу импульсов на тиристоры мостовой схемы. 7 блоком 14 ф азосмещения и распределения импульсов, тиристоры закрыты, поэтому ток через обмотки 8 статора двигателя не протекает.

Генератор 11 выдает синхронизиру- Ю1дие импульсы с частотой в шесть раз большей, чем частота сети (фиг. 2).

Блок 12 выделения импульсов включается по сигналу 1, подаваемому с узла 16 на вход элемента 20 совпадения в момент tj,. При этом на входе 22 счетчика 17 появляется сигнал 1, следовательно, указанный счетчик осуществляет счет импульсов, подаваемых на его вход 26 от генератора 11 синхронизирующих импульсов, до заданного по входу 28 числа.

После отсчета заданного числа импульсов в момент t на выходе счетчика 17 появляется сигнал 1, который перебрасывает триггер, т.е. на выходе 24 триггера появляется сигнал 1, а на выходе 21 - сигнал О.

Одновременно сигнал 1 с выхода 24 триггера 19 подается на вход 25 счетчика 18, поэтому последний начинает счет импульсов, подаваемых на его вход 27 от генератора 11 синхронизирующих импульсов, до заданного по Входу 29 числа. Счетчик 17 в этот момент отключается сигналом О с выхода 21 триггера 19, подаваемым на вход 22 через элемент 20 совпадения.

Блок 15 синхронизации формирует синхронизирующие импульсы при переходе через ноль линейных напряжений трехфазного источника питания, которые поступают в блок 14 фазосмещения и распределения импульсов (фиг.2). Блок 14 формирует и myльcы управления тиристоров 1-6 мостового выпрямителя 7, причем заданная длительность

управляюпщх импульсов отсчитывается относительно синхронизирующих иьшуль сов, поступающих с блока 15.

При появлении сигнала 1 на входе узла блокировки последний разрешает подачу управляющих импульсов блоком 14 на тиристоры мостовой схемы 7, В соответствии с поданными импульсами управления открываются тиристоры мостЬвой схемы 7. По обмоткам 8 электродвигателя начинают протекать токио При этом от катодной группы тиристоров схемы 7 через обмотки 9 ротора к анодной группе протекает выпрямленный ток.

За счет наличия короткозамкнутой части обмотки 9 ротора возникает асихронный момент электродвигателя, вызывающий вращение ротора.

После отсчета числа импульсов в

счетчика 13 появна

выходе II

момент

i,

ляется сигнал 1, перебрасьшающий триггер 19 в первоначальное состояние, при котором на его выходе 24 появляется сигнал О, а на выходе 21 сигнал 1, При этом узел блокировки отключает подачу управляющих импульсов блоком 14. Тиристоры схемы 7 запираются, протекание тока по обмотке 8 статора прекращается.

После выютючения тиристоров схемы 7 наведенная в обмотке 9 ротора ЭДС вызывает протекание в ней тока, который замыкается через диод 10.

Сигнап 1 с выхода 21 триггера 19 через элемент совпадения 20 вклкг- чает счетчик 17, а Сигнал О с выхода триггера 19 отключает счетчик 18. Счетчик 17 начинает повторный счет импульсов до заданного по входу 28 числа. Описанная работа блока 12 деления импульсов повторяется до тех пор, пока с входа схемы совпадения не будет снят сигнал 1, подавав-, мый от узла 16.

При последующих сигналах разрешения блоком 13 подачи импульсов блоком 14 на управляющие электроды тиристоров электродвигатель работает в импульсном режиме подключения и отключения его статорных обмоток, в результате чего разгоняется в асинхронном режиме.

Частота вращения поля в оСщем случае определяется выражением

U)

1-1

n-Wc YT5

-

1515308

где

Ы|. - кругоняя частота питающей

сети;

1-1,2,3...

Одновременно при работе электродвигателя в асинхронном режиме за счет протекания вьтрямленного тока по обмоткам 9 ротора, в роторе создается однонаправленное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора в периоды протекания токов по обмоткам 8 статора и вызывает появление синхронного момента. После разгона электродвигателя в асинхронном- .режиме при частотах вращения ротора, близких к частоте вращения поля, ротор втягивается в синхронизм и в дальнейщем двигатель работает в синхронном режиме. Ток в обмотках

статора при этом уменьшается в 2- 2,5 раза по отношению к асинхронному режиму.

На фиг. 2 представлены диаграммы выходных сигналов элементов устройств

для случаев . При этом частота вра- шения поля равна ,25tJ,. Механическая характеристика, соответствующая данному режиму, а также естественная механическая характеристика

асинхронного электродвигателя при питании его от сети и закороченных обмотках ротора представлены на фиг, 3 Электропривод с импульсным управлением обеспечивает в пределах номинального момента синхронный режим работы электродвигателя и автоматическое регулирование возбуждения ротора. При увеличении момента нагрузки происходит увеличение тока статора электродвигателя, что приводит к увеличению вьтрямленного тока, протекающего через обмотки ротора, и обеспечивает увеличение создаваемого ротором магнитного поля,

Экспериментальные исследования электропривода с импульсным управлением показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначения электропривод обеспечивает более экономичный режим работы с пониженными скоростями, при которых гющность потребления сокращается в среднем Б четыре раза. Кроме того, вибрация и шум электродвигателя уменьшаются в

два раза.

Формула изобретения

Электропривод с импульсным управлением, содержащий асинхронный двига

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем уменьшения мощности потребления. С этой целью в электроприводе с импульсным управлением тиристоры 1-6 преобразователя соединены по мостовой схеме, входы которого соединены с концами статорной обмотки 8 асинхронного двигателя. Ротор 9 асинхронного двигателя выполнен фазным. Две фазы обмотки ротора объединены, выводы обмотки ротора подключены к выходу мостовой схемы 7, шунтированной в непроводящем направлении диодом 10. Управление тиристорами 1-6 осуществляется от блока 14 фазосмещения и распределения импульсов, синхронизированного с сетью. Появление сигнала "1" на входе узла блокировки 13 разрешает подачу управляющих импульсов на тиристоры 1-6, открывая соответствующие из них. По обмотке ротора протекает выпрямленный ток. Наличие короткозамкнутого витка на роторе создает вращающий асинхронный момент, ротор начинает вращаться. После выключения тиристоров наведенная в обмотке ротора ЭДС вызывает протекание тока, замыкающегося чрез диод 10. Электродвигатель работает в импульсном режиме. При частотах вращения ротора, близких к частоте вращения поля статора, ротор втягивается в синхронизм. При таком запуске мощность потребления сокращается в среднем в четыре раза, уменьшаются вибрации и шум. 3 ил.

11 I I I IL L L I I I

75

I I I I I I I I I I I I I i i I

I i I I I

CO/Wc

1,0

0.9 0.6 0.1 О.б 0.5

0.

0.2

0.2

0.

0:2 OM U6 0.8 1,0 /,2 1,1 1.9 9 10 2.2 /.Л

фс/г. 3