Способ пуска частотно-управляемого асинхронного электродвигателя Советский патент 1990 года по МПК H02P7/42 

ел

со

4ь 1

СО

ос

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение быстродействия и снижение потерь при пуске. В способе пуска частотно-управляемого асинхронного электродвигателя измеряют ток асинхронного двигателя 1 в момент подачи команды на его останов. Запоминают в блоке 13 это значение. Устанавливают в задатчике интенсивности 9 начальную частоту и модуль питающего напряжения прямо пропорционально, а интенсивность изменения модуля и частоты питающего напряжения-обратно пропорционально указанному значению тока. Подают команду на пуск, контролируя фактический ток асинхронного двигателя 1. Сравнивают фактический ток с пороговым значением, равным току холостого хода асинхронного двигателя 1, и при превышении этого значения изменяют с помощью блока 12 деления интенсивность изменения модуля и частоты питающего напряжения обратно пропорционально фактическому току асинхронного двигателя 1. 3 ил.

14)

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в электроприводах с переменной нагрузкой и работающих.в повторно-кратковременных режимах, например ленточных конвейерах, выемочных комбайнах и т.п., и является усовергаенствова- нием изобретения по авт.св.№ 1347139.

Цель изобретения - повышение быстродействия и снижение потерь энергии в электроприводе.

Ш) Лиг, 1 приведена блок-схема электропривода; на фиг.2 - задатчик интенсивности, обеспечивающий заданные функции в электродвигателе; на фиг. 3 - механические характеристики на период пуска.

Электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1, статорная обмотка которого через преобразователь 2 частоты подключена к источнику питания. Преобразователь 2 частоты выполнен в виде последовательно соединенных } между собой управляемого выпрямителя 3, инвертора 4, на выходе которого включены датчики тока 5 и напряжения 6, Электропривод содержит задатчик 7 частоты вращения, выход Которого через замыкающий контакт Пуск 8 соединен с задатчиком 9 интенсивности. Выход задатчика 9 интенсивности подключен к управляющему йходу инвертора 4 и одному входу регулятора 10 напряжения, другой вход которого соединен с выходом датчика б Напряжения, а выход - с первым входом регулятора 11 тока. Второй вход регулятора 11 тока подключен к выходу датчика 5 тока, а выход регулятора 11 тока соединен с управляющим входом выпрямителя 3.

В электропривод введены блок 12 деления, запоминающий блок 13 с анти- дрейфным корректирующим узлом, источник 14 опорного напряжения, пороговый Элемент 15, индикатор 16 нуля, формирователи 17 и 18 импульсов, RS-триг- tep 9 и исполнительное реле 20 с замыкающим и размыкающим контактами 21 и 22. Выход датчика 5 тока связан через пороговый элемент 15, формирователь 17 импульсов с S-входом RS-триг- гера 19. R-вход триггера 19 подключен через формирователь 18 импульсов и индикатор 16 нуля к основному входу адатчика Ч интенсивности, а к прямому выходу RS-триггера IQ подключено исполнительное реле 20. Первый вход

5

0

5

0

5

0

5

0

5

запоминающего блока 13 через замыкающий контакт 21 исполнительного реле 20 подключен к выходу датчика 5 тока и через размыкающий контакт 22 реле 20 - к своему второму входу, связанному с антидрейфным корректирующим узлом. Выход запоминающего блока 13 подключен к входу Делитель блока 12 деления, вход Делимое которого соединен с выходом источника 14 опорного напряжения. Выход блока 12 деления связан с управляющим входом задатчика 9 интенсивности.

Задатчик 9 интенсивности Г фиг.2 включает последовательно соединенные первый сумматор 23, интегратор 24, второй сумматор 25 и включенные между выходом первого сумматор 23 и вторым, входом второго сумматора 25 последовательно соединенные масштабный усилитель 26 и диод 27. Выход сумматора 25 соединен с входом сумматора 23. Во входной цепи интегратора 24 и обратной связи масштабного усилителя 26 включены фоторезисторные оптро- ны 28 и 29. Основным входом задатчика интенсивности является входная цепь первого сумматора 23, дополнительными входами задатчика 9 интенсивности являются входная цепь оптрона 28 (второй вход) и входная цепь оптрона 29 (третий вход), а выходом задатчика интенсивности - выход сумматора 25.

Способ пуска в электроприводе осуществляется следующим образом.

При пуске электродвигателя 1 сигнал задания U-j с выхода задатчика 7 частоты вращения поступает на основной вход задатчика 9 интенсивности, с помощью которого определяется конечное значение частоты вращения электродвигателя 1.

1 дчальный темп изменения напряжения на выходе задатчика 9 интенсивности (oi0) зависит от величины сигнала на втором дополнительном входе задатчика 9, который поступает с выхода блока 12 деления. Начальное значение напряжения на выходе задатчика 9 интенсивности определяется величиной сигнала на третьем дополнительном входе задатчика 9, который поступает с выхода запоминающего блока 13. При этом начальный темпоЈ0 изменения напряжения tJ5M пропорционален

(О

а начальное значение напряжения на выходе задатчика Ч интенсивности, определяющее начальное значение частоты fe и модуля напряжения на выходе . преобразователя частоты, пропорционально напряжению на выходе запоминающего блока

Uiv(

где U

яоц

U

33

15

20

напряжение на выходе источника опорного напряжения 14;

напряжение, пропорциональное запомненному значению тока электродвигателя 1, выдаваемое запоминающим блоком 13.

Начальная интенсивность изменения напряжения на выходе задатчика интенсивности обратно пропорциональна току электродвигателя в момент подачи команды на его остановку, а начальная частота f0 и модуль напряжения на выходе преобразователя 2 частоты 25 пропорциональны току электродвигателя в момент подачи команды на его остановку.

В задатчике интенсивности это реализуется следующим образом (фиг,2).

При подаче на вход задатчика 9 интенсивности сигнала UBXсигнал на его входе Ивы,0 в начальный момент пуска, определяющий начальную частоту f0, зависит от регулируемого коэффициента передачи усилителя 26.

Коэффициент усиления зависит от сигнала на третьем входе задатчика интенсивности и равен

v К-осгв

где R29 - сопротивление оптронного

резистора 29; - сопротивление цепи обратной

связи усилителя 26, С увеличением напряжения на третьем входе эадатчика 9 интенсивности U сопротивление резистора К2„ уменьшается и коэффициент усиления

10 ности подается на регулятор 10 напряжения и с его выхода на регулятор 11 тока. Сигнал с выхода регулятора II тока обеспечивает подачу выпрямленного регулируемого напряжения с выхода управляемого выпрямителя 3 на инвертор 4, причем частота напряжения на выходе инвертора 4 определяется сигналом с выхода задатчика 9 интенсивности. В результате этого напряжение подается на электродвигатель 1 и сигналы обратных связей с датчика 5 тока и датчика 6 напряжения поступают на входы соответствующих регуляторов тока 11 и напряжения 10.

В начальный момент пуска-электродвигателя 1 пока ток его меньше тока, холостого хода пороговый элемент 15 находится в исходном состоянии и сигнал на его выходе не изменяется, Сос30 тояние RS-триггера 19 в этот период определяется предыдущим режимом работы электромрнпоцл, а именно моментом подачи команды на остановку и последующим периодом остановки электро3g привода. В момент подачи команды на остановку сигнал на выходе эадатчика 9 интенсивности становится рапным нулю и индикатор 16 нуля вырабатывает сигнал, которпй после его фбрмирова40 ния вторым формирователем 18 импульсов, устанавливает RS-триггер 19 в нулевое положение (), при этом исполнительное реле 20 отпускает, и его размыкающий контакт 22 замыка45 ется. Запоминающий блок 13 переводится в режим запоминания тока электродвигателя с момс-нта подачи команды на остановку, для чего его первый вход замыкается с вторым с помощью

К26 увеличивается, Таким образом pea- 50контакта 22. лизуется зависимость (2),Вход запоминающего блока 13 соединяется с его выходом с помощью анСигнал на втором входе задатчика 9тидрейфного корректирующего узла, наинтенсивности изменяет величину со-ходящегося в запоминающем блоке 13.

противления оптрона 28 - R,e, а вмес- 55В период останорки электропривода те с этим изменяется и постоянная интегрирования

напряжение на выходе запоминающего блока 13 сохранчогея пропорциональным току электродвигателя на момент подачи команды н-i остановку. Это на-R2&C,

.

15

20

и 25 я

й

где С - емкость цепи обратной связи

усилителя 24. Постоянная Ј определяет темп изг менения напряжения на выходе эадатчи- b

ка У интенсивности в соответствии с

уравнением (1).

В период пуска электродвигателя 1 сигнал с выхода зпдатчнка ° интенсив10 ности подается на регулятор 10 напряжения и с его выхода на регулятор 11 тока. Сигнал с выхода регулятора II тока обеспечивает подачу выпрямленного регулируемого напряжения с выхода управляемого выпрямителя 3 на инвертор 4, причем частота напряжения на выходе инвертора 4 определяется сигналом с выхода задатчика 9 интенсивности. В результате этого напряжение подается на электродвигатель 1 и сигналы обратных связей с датчика 5 тока и датчика 6 напряжения поступают на входы соответствующих регуляторов тока 11 и напряжения 10.

В начальный момент пуска-электродвигателя 1 пока ток его меньше тока, холостого хода пороговый элемент 15 находится в исходном состоянии и сигнал на его выходе не изменяется, Сос30 тояние RS-триггера 19 в этот период определяется предыдущим режимом работы электромрнпоцл, а именно моментом подачи команды на остановку и последующим периодом остановки электро3g привода. В момент подачи команды на остановку сигнал на выходе эадатчика 9 интенсивности становится рапным нулю и индикатор 16 нуля вырабатывает сигнал, которпй после его фбрмирова40 ния вторым формирователем 18 импульсов, устанавливает RS-триггер 19 в нулевое положение (), при этом исполнительное реле 20 отпускает, и его размыкающий контакт 22 замыка45 ется. Запоминающий блок 13 переводится в режим запоминания тока электродвигателя с момс-нта подачи команды на остановку, для чего его первый вход замыкается с вторым с помощью

В период останорки электропривода

напряжение на выходе запоминающего блока 13 сохранчогея пропорциональным току электродвигателя на момент подачи команды н-i остановку. Это на

7153

пряжение подается на третий дополни- тепьный вход задатчика 9 и на блок 12 деления, а с его выхода - на второй дополнительный вход задатчика 9 интенсивности.

Таким образом, в начальный период пуска, когда фактически ток электродвигателя меньше тока холостого хода, RS-триггер 19 находится в нулевом положении, а запоминающий блок 13 - в режиме запоминания

В начальный период пуска, когда ток электродвигателя 1 превысит ток холостого хода, пороговый элемент 15 срабатывает, на его выходе появляется сигнал, который после формирова- Iния первым формирователем 17 импульсов переводит RS-триггер в единичное состояние. В этом случае срабатывает исполнительное реле 20, размыкается его контакт 22 и замыкается контакт 21 и тем самым запоминающий блок 13 переводится из режима запоминания в режим слежения за током электродви- гателя. При этом сигнал на выходе запоминающего блока 13 пропорционален фактическому току. Если Ток электродвигателя 1 отличается от запомненного тока в момент остановки элек- тродвигателя 1, текущая интенсивность изменения сигнала на выходе задатчика 9 интенсивности в процессе дальнейшего пуска будет изменяться обратно пропорционально фактическому значению тока электродвигателя 1. Если фактический ток оказался выше запомненного, интенсивность изменения

напряжения уменьшается, и,, если фактический ток оказался меньше запомненного, интенсивность изменения напряжения П}И увеличивается.

В установившемся режиме работы электродвигателя I и при изменении сигнала задания Hj в процессе работы состояние RS-триггера не меняется и запоминающий блок 13 работает в режиме слежения за фактическим током электродвигателя 1.

В момент подачи команды на остановку электродвигателя срабатывает индикатор 16 нуля, и сигнал с его выхода через формирователь 18 импульсов переводит RS-триггер 19 в нулево состояние, срабатывает реле .20 и его контакт 22 переводит запоминающий блок в режим запоминания.

Таким образом, установка началь

ной частоты 1

задатчике Q интенo

738

Q 5 Q

8

сивности пропорциональной запомненному значению тока позволяет, сократить время пуска двигателя. Так как при моменте сопротивления механизма Мс, большем начального пускового момента Мп электродвигателя, соответствующего минимальной рабочей частоте f0, преобразователя частоты (фиг.З), пуск будет возможен только при выходной частоте преобразователя частоты . А эта частота достигается за промежуток времени,определяемый интенсивностью изменения частоты и модуля питающего напряжения и величиной момента сопротивления Мс, увеличение которого, в свою очередь, уменьшает интенсивность изменения частоты. Следовательно, чем больше момент сопротивления Мс, тем меньше интенсивность изменения частоты, а значит, и пуск электродвигателя произойдет через более длительное время. Установка же начальной частоты преобразователя частоты Ј0 при пуске позволяет согласовать пусковой момент двигателя М п с моментом сопротивления Мс ( при fоь, фиг.З), тем самым сократить время пуска, особенно при моментах сопротивления, близких к критическому моменту двигателя МП)1.. Кроме того, установка начальной частоты fQ пропорционально моменту сопротивления Мс позволяет сократить потери энергии в двигателе, возникающие при пуске за то время, когда ротор двигателя неподвижен, т.е. при

изменении начальной частоты f.0 от

f 0 до fo3 (фиг.З).

Таким образом, установка при пуске начальной частоты и модуля питающего напряжения прямо пропорциональной запомненному значению тока позволяет повысить быстродействие и снизить потери энергии при пуске, Эффект будет более значительным при использовании предлагаемого способа в механизмах, имеющих переменное значение момента сопротивления при пуске и большую частоту включений (приводы ленточных конвейеров, выемочных комбайнов).

Формула изобретения

Способ пуска частотно-управляемого асинхронного электродвигателя по авт. св. № 1347139, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и снижения потерь энергии при пуске, дополнительно при подаче команды на пуск асинхронного двигателя величину начальной частоты и модуля питающего напря; жения устанавливают прямо пропорционально запомненному знамению тока.

(риг. 2

У Мпв