Устройство для управления реверсом асинхронного трехфазного электродвигателя Советский патент 1992 года по МПК H02P1/40 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использованб в автоматических системах, в том числе с управлением от ЭВМ.

Известны устройства для управления асинхронным трехфазным электродвигателем, состоящие из реверсного вентильного пускателя, устройства управления вентилями и блоков режима работы электродвигателя, получающих команды от кнопочной станции, а также ячейки задержки команды на переключение вентилей для исключения коротких замыканий сети через вентили пускателя при реверсе.

Недостатками известного устройства являются наличие линии задержки сигнала команды,требующей точной настройки, что снижает надежность устройства и ухудшает быстродействие, а также управление по одной фазе, что снижает надежность и помехозащищенность изделия.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления тиристорным коммутатором асинхронного трехфазного электродвигателя, содержащее реверсивный вентильный пускатель, блоки управления вентилями БУВ и БУН, управляющие триггеры ТрВ, ТрН, кнопочную станцию С, В, Н, ячейку фазирования (ЯФ), выход которой через элементы И1, И2 подсоединен к выключающим входам управляющих триггеров ТрВ, ТрН соответственно, два элемента ИЗ, И4 и элемент задержки ЭЗ, который включен между ЯФ и элементами ИЗ и И4, выходы которых подключены к отключающим входам управляющих триггеров ТрВ, ТрН, взаимно сблокированных между собой через элементы И1 и И2, кнопочная станция В подключена к элементам И1 и ИЗ, Н - к И2, И4, а С - к триггерам ТрВ, ТрН.

Недостатки устройства проявляются в слабой надежности, заключающейся в ввеСО

С

xj со ю

CN Os

дении ячейки задержки и необходимости компромисса между временем перехода на реверс и исключением короткого замыкания сети через вентили, и недостаточной помехозащищенности, обусловленной отсутствием защиты от пропадания напряжения, по крайней мере в одной фазе сети, в ограниченном быстродействии, обусловленном управлением, с учетом напряжения только в одной из фаз сети.

Целью изобретения является повышение надежности, помехозащищенности и быстродействия,

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема одного из вариантов вентильного коммутатора; на фиг. 3 - схема одного из вариантов ячейки управления вентилями; на фиг. 4 - диаграммы напряжения (а - питающей сети, b - на выходах фазоразделителя, г-на выходах индикатора); на фиг. 5 - схема фазоразделителя; на фиг. 6 - схема индикатора; на фиг. 7 - схема дешифратора 5; на фиг. 8 - схема фезопе- ребрасывателя,

Устройство содержит электродвигатель 1, реверсный вентильный коммутатор 2 с ячейками поканального управления вентилями 3, выводы -А, В, С коммутатора 2 соединены с зажимами для подключения питающей сети, а выводы а, Ь, с предназначены для соединения с выводами статорной обмотки электродвигателя 1, фазоперебра- сыватель 4 с дешифратором 5, Х- и Y-входы которого предназначены для подачи сигналов управления включением устройства, а первый Включено, второй Выключено, третий Включен реверс и четвертый Выключен реверс выходы соответственно подключены к соответствующим управляющим входам фазоперебрасывателя 4, индикатор 6, первый а, второй b и третий с выходы которого соединены с соответствующими входами фазоперебрасывателя 4, фазоразделитель 7, первый а1, второй а2, третий Ы, четвертый Ь2, пятый с1, шестой с2, выходы которого соединены с соответствующими входами индикатора 6, а первый, второй и третий входы подключены соответственно к А-, В-, С-входам коммутатора 2.

При этом фазоразделитель 7 (фиг. 5) состоит из трех идентичных ячеек 8-10, каждая из которых содержит трансформатор 11 с первичной и двумя вторичными обмотками, первая из которых синфазна, а вторая противофазна первичной, начала первичных обмоток трансформаторов первой 8, второй 9 и третьей 10 ячеек соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами фазоразделителя 4, а концы обмоток

объединены и образуют общий вход фазоразделителя 4, а также содержит два детектора-преобразователя 12 и 13, первые входы которых объединены и соединены с

объединенными концом первой и началом второй вторичных обмоток трансформатора 1 1 , а второй вход первого детектора-преобразователя 12 соединен с началом первой вторичной обмотки, второй вход

0 второго детектора-преобразователя 13 соединен с концом второй вторичной обмотки трансформатора 11, выход а1 первого детектора-преобразователя 12 первой ячейки

8,выход а2 второго детектора-преобразова- 5 теля 13 первой ячейки 8, выход Ы первого

детектора-преобразователя второй ячейки

9,выход Ь2 второго детектора-преобразователя второй ячейки 9, выход с1 первого детектора-преобразователя третьей ячейки

0 10, выход с2 второго детектора-преобразователя третьей ячейки 10 образуют соответственно первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы фазоразделителя 7. Индикатор 6 (фиг. 6) состоит из трех

5 идентичных ячеек 14-16, каждая из которых содержит по два элемента ЗИ 17 и 18 и по элементу ИЛИ 19, входы первого 17 и второго 18 элементов ЗИ каждой ячейки соединены соответственно с первым, вторым,

0 третьим, четвертым, пятым и шестым входом ячейки, а выходы элементов ЗИ соединены с входами элемента ИЛИ 19, выход а которого для первой ячейки 14, выход b для второй ячейки 15, выход с для третьей ячей5 ки 16 являются соответственно первым, вторым и третьим выходами индикатора 6.

Фазоперебрасыватель 4 (фиг. 8) состоит из трех нереверсирующих ячеек 20, 21 и 23, двух реверсирующих ячеек 22 и 24 и четырех

0 элементов И 25 - 28, первые выходы первой 20 и второй 21 нереверсирующих ячеек, первой реверсирующей ячейки 22, третьей нереверсирующей ячейки 23, второй реверсирующей ячейки 24 образуют первый

5 Qa, второй Qb, третий Оьрев, четвертый Qc. пятый Ос.рев выходы фазоперебрасывателя соответственно, первый вход первой нереверсирующей ячейки 20 образует первый информационный вход фазопереб0 расывателя 4, второй информационный вход которого образован объединенными первыми входами первого 25 и второго 26 элементов И, объединенные первые входы третьего 27 и четвертого 28 элементов И

5 образуют третий информационный вход фазоперебрасывателя 4, первые входы второй нереверсирующей ячейки 21, первой реверсирующей ячейки 22, третьей нереверсирующей ячейки 23, второй реверсирующей ячейки 24 соединены соответственно с выходами первого 25, второго 26, третьего 27 и четвертого 28 элементов И, объединенные вторые входы нереверсирующих ячеек 20, 21 и 23, объединенные третьи входы второй 21 и третьей 23 нереверсирующих ячеек, объединенные вторые входы реверсирующих ячеек 22 и 24 и третий вход нереверсирующей ячейки 20, объединенные третьи входы реверсирующих ячеек 22 и 24 образуют соответственно первый, второй, третий и четвертый управляющие входы фазопе- ребрасывателя 4, другие входы первого 25, второго 26, третьего 27 и четвертого 28 элементов И соединены соответственно с вторыми Q (инверсными) выходами второй реверсирующей 24, третьей нереверсирующей 23, первой реверсирующей 22, второй нереверсирующей 21 ячеек фазоперебра- сы вате л я 4. При этом первая нереверсирующая ячейка 20 содержит RS-триггер 29, неинверсный выход Q которой является выходом ячейки, элементы И-НЕ 30 и ИЛИ 31, входы которого подключены к второму и третьему входам первой нереверсирующей ячейки 20 соответственно, а выход объединен с одним из входов элемента И-НЕ 30 и подключен к R-входу RS-триггера 29, S-вход которого подключен к выходу элемента И- НЕ 30, другой вход которого подключен к первому входу первой нереверсирующей ячейки 20, каждая из второй и третьей нереверсирующих ячеек 21 и 23 и обеих реверсирующих ячеек 22 и 24 содержит RS-триггер, неинверсный выход Q которого подключен к первому выходу ячейки, элементы И-НЕ 33, НЕ 34, вход которого подключен к третьему входу ячейки, а выход- к R-входу RS-триггера 32, S-вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ 33, входы которого подключены к первому и второму входам ячейки соответственно.

Дешифратор 5 может быть выполнен по схеме (фиг. 7) и содержать два элемента НЕ 35 и 36, два элемента И 37 и 38 и два элемента ИЛИ 39 и 40, выходы первого элемента И 37, первого 39 и второго 40 элементов ИЛИ, второго элемента И 38 образуют соответственно первый, второй, третий и четвертый выходы дешифратора, выходы первого 35 и второго 36 элементов НЕ подключены соответственно к объединенным первым входам первого элемента ИЛИ 39 и второго элемента И 38 и объединенным первым входам первого элемента И 37 и второго элемента ИЛИ 40, другие входы первого элемента И 37 и второго элемента ИЛИ 40 объединены и подключены к входу первого элемента НЕ 35 и образуют Х-вход дешифратора 4, а другие входы первого элемента ИЛИ 39 и второго элемента И 38 объединены и подключены к входу второго элемента НЕ 36 и образуют Y-вход дешифратора 5,

Коммутатор 2 может быть выполнен по схеме, представленной на фиг. 2, и может

содержать нереверсирующий вертиль 41 первой фазы А, управляющий вход которого образует первый вход коммутатора 2, нереверсирующий вентиль 42 второй фазы В, управляющий вход которого образует

0 второй вход коммутатора 2, реверсирующий вентиль 43 второй фазы В, управляющий вход которого образует третий вход коммутатора 2, нереверсирующий вентиль 44 третьей фазы С, управляющий вход кото5 рого образует четвертый вход коммутатора 2, реверсирующий вентиль 45 третьей фазы С, управляющий вход которого образует пятый вход коммутатора 2.

Каждая из ячеек поканального управле0 ния вентилями 3 может быть выполнена по схеме, представленной на фиг. 3, и может содержать согласующий элемент 46, диодный мост 47 и радиоэлементы 48 - 51, обеспечивающие режим работы вентиля.

5 Устройство работает следующим образом.

Напряжение сети (фиг. 4а) подается на входные (первичные) обмотки трансформаторов 11 фазоразделителя 7 (фиг. 5 и 1),

0 который производит разделение напряжения сети по фазам (фиг. 46), а каждой фазы - на два напряжения: синфазное и противофазное первичной обмотки соответствующего трансформатора 11. Противофазные

5 друг другу напряжения вторичных обмоток каждого трансформатора 11 поступают соответственно на входы однополупериод- ных выпрямителей детекторов-преобразователей 12 и 13 (фиг. 5), где происходит

0 формирование однополярных последовательностей, состоящих из положительных и инвертированных отрицательных полуволн соответствующих фазных напряжений, которые после формирования крутизны фрон5 тов, что увеличивает точность фиксации момента перехода напряжения через 0В, обращаются в последовательности однополярных прямоугольных импульсов напряжения а1, а2, Ы, Ь2, с1, с2 (фиг. 4в).

0 Напряжения с выходов фазоразделителя 7 подаются на соответствующие входы индикатора 6 (фиг. 1), который производит генерирование поканальных управляющих импульсных напряжений а, Ь, с, обладаю5 щих свойством обращения в 0В при пропадании напряжения по крайней мере одной фазы и начала которых совпадают с моментом перехода напряжения соответствующей каналу фазы через 0В (фиг. 4г). Очевидно, что при организации иных связей

в индикаторе 6 можно получить управляющие импульсы, начала которых для каждого канала будет находиться либо в точке 1 /Злг, либо 2/3 УС , либо 1 тг , либо 4/3 л, либо 5/3 УС (не показано).

Напряжения с выходов индикатора 6 подаются на соответствующие входы фазо- перебрасывателя 4, на управляющие входы которого подаются напряжения с выхода дешифратора 5 (фиг. 1).

Выходные напряжения логического нуля и логической единицы дешифратора, в зависимости от логических напряжений на входах X и Y, приведены в таблице.

RS-триггеры 29 и 32 (фиг.8) имеют следующую таблицу истинности:

S

О 1 О

1

R

О

О 1 1

Оп+1 X

о 1

Qn

При Е 0 все Q имеют обрыв.

Устройство обеспечивает следующие режимы работы.

В режиме Выключено при подаче на выходы логических напряжений либо О либо 1 на управляющие входы фазопереб- расывателя 4 поступят напряжения 0, 1,0, 1, соответственно, что независимо от напряжений на входах а, Ь, с (фиг. 8) приведет к

Qa Qb Qb рев Qc Ос.рев. 0. ВбНТИЛЬный коммутатор обесточивается.

В режиме Включено при подаче напряжений Х 1, Y 0 на управляющие входы фазоперебрасывателя 4 поступят напряжения 1, О, О, 1 соответственно, что приведет к зависимости напряжений на выходах от напряжений на входах а, Ь, с фазоперебрасывателя 4; при а Ь с b, Qa Qb Ос 1, а Оь.рев Ос.рев. 0. При а Ь с ОвсеО не меняют предыдущее состояние. Вентильный коммутатор осуществляет вращение электродвигателя в прямом направлении.

В режиме Реверс, когда предшествовал режим Выключено При подаче напряжений X О, Y 1 на управляющие входы фазоперебрасывателя 4 соответственно поступят напряжения 0, 1, 1,0, что приведет к зависимости от напряжений на канальных входах а, Ь, с. При а Ь с 1 в этом случае Qb рев Qc рев Qc 1, a Qb Qc 0. При а Ь с 0 все Q повторяют предшествующее значение. Вентильный коммутатор осуществляет вращение электродвигателя в противоположную сторону.

В режиме Реверс (продолжается режим Включено) в тот момент, когда на выходе фазоперебрасывателя находятся напряжения Qa Qb Qc 1 и Qb.pee

Ос.рев. 0, а на вход дешифратора 5 подаются напряжения X О, Y 1 (соответственно на входы фазоперебрасывателя и подаются напряжения О, 1, 1, 0), при поступлении на входы а, Ь, с напряжений а 1, Ь

1, с 1 происходит следующее. На первый, второй и третий входы первой нереверсирующей ячейки 20 фазоперебрасывателя (фиг. 8) поступают соответственно напряжения 1, 0, 1. В 3TOiv случае Qa 1, т.е. все

остается без изменений.

На первый, второй и третий входы второй нереверсирующей ячейки 21 поступают такие же напряжения 1, 0,1 соответственно. В этом случае произойдет отключение ячейки 21 Qb 0. Поскольку сигнал Ь 1 не изменяет напряжения на выходе элемента И 26, то Оь.рев 0, что приведет к исключению короткого замыкания сети через цепь Оь рев. и Оь рев. и Ос. Обращение напряжения Оь в 0В влечет за собой Qb 1 ячейки 21 фазоперебрасывателя, что снимает блокировку с элемента И 28, поэтому при поступлении напряжения на третий вход фазоперебрасывателя с 1 произойдет

одновременно закрытие третьей нереверсирующей ячейки 23 и открытие второй реверсирующей ячейки 24.

Обращение в 0В напряжения Ос рев приведет к блокированию элемента И 25, а

закрытие ячейки 23 - к разблокированию элемента И 26. Следующий за импульсом импульс приведет к Оь рев 1 первой реверсирующей ячейки 22. Таким образом, переход на реверс осуществляется с

задержкой, равной длительности одного управляющего импульса напряжения. Аналогично осуществляется для случаев, когда включено на Реверс в момент предшествования импульса импульсу и когда

переключение в режим Включено осуществляется в момент действия режима Реверс.

Формула изобретения

1. Устройство для управления реверсом

асинхронного трехфазного электродвигателя, содержащее реверсивный вентильный коммутатор с ячейками поканального управления, одни выводы которого соединены с зажимами для подключения питающей сети,

а другие выводы предназначены для соединения с выводами фаз статорной обмотки электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, помехозащищенности и быстродействия, в него

введены последовательно соединенные фа- зоразделитель, индикатор и фазоперебра- сыватель и дешифратор, выходы которого соединены с управляющими входами фазо- перебрасывателя, выходы которого соединены с входами ячеек поканального управления вентильного коммутатора, входы фазоразделителя соединены с соответствующими одними выводами вентильного коммутатора, а входы дешифратора предназначены для подачи сигналов управления.

2.Устройство пс п. 1,отличающее- с я тем, что фазоразделитель выполнен в виде трех идентичных ячеек, каждая из которых состоит из трансформатора с первичной и двумя противофазными вторичными обмотками и двух преобразователей формы напряжения, выходы которых образуют выходы фазоразделителя, одни выводы первичных обмоток трансформаторов объединены, а другие выводы образуют входы фазоразделителя, одни выводы вторичных обмоток трансформаторов в каждой из ячеек объединены и соединены с первыми входами преобразователей формы, вторые входы которых соединены с другими выводами соответствующих вторичных обмоток трансформаторов.

3.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что индикатор выполнен в виде трех идентичных ячеек, каждая из которых состоит из элемента ИЛИ и двух элементов ЗИ, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ всех ячеек образуют выходы индикатора, входы первых и вторых элементов ЗИ каждой из ячеек образуют соответственно первый - шестой входы ячеек, первые входы первой и второй ячеек и четвертый вход третьей ячейки объединены и образуют первый вход индикатора, четвертые входы первой и второй ячеек и первый вход третьей ячейки объединены и образуют второй вход индикатора, вторые входы второй и третьей ячеек и пятый вход первой ячейки объединены и образуют третий вход индикатора, пятые входы второй и третьей ячеек и второй вход первой ячейки объединены и образуют четвертый вход индикатора, третьи входы первой и третьей ячеек и шестой вход второй ячейки объединены и образуют пятый вход индикатора, шестые входы первой и третьей ячеек и третий вход второй ячейки объединены и образуют шестой вход индикатора.

4. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что фазоперебрасыватель состоит из трех нереверсирующих и двух реверсирующих ячеек управления и четырех элементов И, первые выходы всех ячеек образуют выходы фазоперебрасывателя, первый вход первой нереверсирующей ячейки образует первый информационный вход фазоперебрасывателя, второй информационный вход

которого образован объединенными первыми входами первого и второго элементов И, объединенные первые входы третьего и четвертого элементов И образуют третий информационный вход фазоперебрасывателя,

первые входы второй и третьей нереверсирующих ячеек и первой и второй реверсиру- ющих ячеек соединены с выходами соответственно первого, третьего, второго и четвертого элементов И, вторые входы нереверсирующих ячеек объединены и образуют первый управляющий вход фазоперебрасывателя, второй управляющий вход которого образован объединенными третьими входами второй и третьей нереверсирующих ячеек управления, вторые входы первой и второй реверсирующих ячеек и третий вход первой нереверсирующей ячейки объединены и образуют третий управляющий вход фазоперебрасывателя, четвертый управляющий вход которого образован объединенными третьими входами реверсирующих ячеек управления, вторые выходы первой и второй реверсирующих ячеек и вторые выходы второй и третьей нереверсирующих

ячеек управления соединены с вторыми входами соответственно третьего, первого, четвертого и второго элементов И, при этом первая нереверсирующая ячейка управления выполнена в виде триггера, элемента ИНЕ и элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элемента И-НЕ и триггера, выходы которого образуют первый-и второй выходы ячейки, первый, второй и третий входы которой образованы соответственно вторым входом элемента И-НЕ и входами элемента ИЛИ, выход элемента И-НЕ соединен с вторым входом триггера, а каждая из второй и третьей нереверсирующих и каждая реверсирующая ячейка управления состоит из триггера, элемента НЕ и элемента И-НЕ, входы которого образуют первый и второй входы ячейки, выходы которой образованы выходами триггера, первый и второй входы которого соединены соответственно с

выходом элемента И-НЕ и выходом элемента НЕ, вход которого образует третий вход реверсирующей ячейки управления.

Л 5 С 0 0 0

Использование: электропривод автоматизированных систем с управлением от ЭВМ. Сущность изобретения: за счет введения в состав устройства фазоразделителя, индикатора, фазоперебрасывателя и дешифратора и оригинального их выполнения обеспечивается повышение надежности, помехозащищенности и быстродействия при реверсе асинхронного электродвигателя путем задания определенного алгоритма коммутации ключей вентильного коммутатора. 3 з п ф-лы, 8 ил., 1 табл

-0Х

-0Y

0.0Фиг..

Вход ()

0-

ФиВ J Кдбигателю

О 1/3 2/J /

Л а

Фиг л

#200/002 0С(0Фиг. 5

а

оо

15

16

Фиг. б

Включено - Выключено

Включен реверс

Выключен реверс