Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором Советский патент 1992 года по МПК H02P1/32 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления трехфазными асинхронными электродвигателями с фазным ротором, нагрузка которых может изменяться в широких пределах.

Известно устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее коммутаторы включения статорной обмотки электродвигателя звездой и |рбугольник.ом, задатчик контролируемого параметра, датчик напряжения питающей сети нелинейный функциональный преобразователь, элемент сравнения, пороговый элемент, три элемента ИЛИ, три элемента И, два элемента И-НЕ, два элемента ЗАПРЕТ, три элемента задержки, одновибра- тор, блок выбора режима работы.

Недостатками устройства являются ограниченные функциональные возможности, невысокие энергетические показатели, сложность и неконкретность схемы построения,

Известно устройство для переключения фаз статорной обмотки асинхронного электродвигателя по схеме треугольник на схему звезда, содержащее измеритель активной мощности, пороговый элемент, одновибра- тор, элемент ИЛИ-НЕ, управляемый переключатель.

Недостатками известного устройства являются невысокая надежность, обуслов- ленная приходом сигнала на переключение двигателя по схеме треугольник по обоим Ьходам триггера, что вызывает сбои в работе схемы, пуском двигателя по схеме треугольник, что вызывает большие пусковые токи, невысокие энергетические показатели в случаях изменения нагрузки в широких пределах.

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей.

В устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее измеритель активной мощности, коммутатор звезда треугольник статорной обмотки, одновибратор, три элемента ИЛИ, первый пороговый элемент, введены три пороговых элемента, четвертый элемент ИЛИ, четыре формирователя импульсов управления, элемент ЗАПРЕТ, ключ управления, программируемое запоминающее устройство, регистр сдвига, коммутатор звезда и треугольник токоогра- ничивающих резисторов в роторной цепи, формирователь пусковых характеристик, причем выход измерителя активной мощности соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, инверсный вход которого соединен с выходом одновибратора, одним входом программируемого запоминающего устройства и входом Сброс регистра сдвига, вход одновибратора соединен с выходом ключа управления, выход элемента ЗАПРЕТ

соединен с входами соответствующих элементов ИЛИ, другие входы которых соединены с соответствующими выходами регистра сдвига, выходы элементов ИЛИ соединены с другими входами программируе0 мого запоминающего устройства, выходы которого через формирователи импульсов управления соединены с соответствую а(и- ми входами коммутаторов звезда и треугольник статорной обмотки и

5 токоограничивающих резисторов в роторной цепи электродвигателя, выход формирователя пусковых характеристик соединен с тактовым входом регистра сдвига.

Положительный эффект от использова0 ния изобретения заключается в повышении энергетических показателей электропривода за счет работы электродвигателя при изменении нагрузки на характеристике с наиболее высокими энергетическими коэф5 фициентами.

Нафиг.1 представлена функциональная схема электропривода; на фиг.2 - схемы замещения электродвигателя на различных ступенях работы; на фиг.З - энергетические

0 характеристики электропривода; на фиг.4 - пусковые характеристики.

Устройство (фиг. 1) для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором 1, содержит коммутатор 1 звезда и

5 треугольник статорной обмотки 3 электродвигателя, коммутатор 4 звезда и треугольник токоограничивающих резисторов 5 в его роторной цепи, измеритель 6 активной мощности, элемент ЗАПРЕТ 7, одновибратор 8,

0 ключ 9 управления, регистр 10 сдвига, формирователь 11 пусковых характеристик, программируемое запоминающее устройство (ПЗУ) 12, пороговые элементы 13- 16, элементы ИЛИ 17-20, формирователи 215 24, импульсов управления. Выход измерителя б активной мощности соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ 7, инверсный вход которого соединен с выходом одновибратора 8, одним входом ПЗУ 12 и входом

0 Сброс регистра 1, сдвига.

Вход одновибратора 8 соединен с выходом ключа 9 управления. В ыходы ПЗУ 12 через формирователи 21-24 импульсов управления соединены с соответствующими

5 входами коммутаторов 2 и 4 звезда и треугольник статорной обмотки 3 и токоограничивающих резисторов 5 в роторной цепи электродвигателя. Выход элемента ЗАПРЕТ 7 соединен с входами пороговых элементов 13-16, выходы которых соединены с одними

входами элементов ИЛИ 17-20, другие входы которых соединены с соответствующими выходами регистра сдвига 10. Выходы элементов ИЛИ соединены с другими входами ПЗУ 12.

Выход формирователя 11 пусковых характеристик соединен с тактовым входом регистра 10 сдвига и содержит формирователь 25 тактовых импульсов и датчик 26 фун- кции пуска (времени, тока, момента, скольжения).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ управления 9 разомкнут, на входе одновибратора 8 удерживается сигнал Лог.О, который поступает на инверсный вход Сброс регистра 10 сдвига, на его выходе устанавливаются сигналы Лог.О, такие же сигналы Лог.О устанавливаются на выходе ПЗУ 12, коммутаторы 2 и А звезда и треуКЖнйк выключены, двигатель обесточен, на выходе измерителя активной мощности сигнал Лог.О.

В таблице показано соответствие цифровых кодов вход/выход ПЗУ и схем замещения электродвигателя.

При замыкании ключа 9 управления на выходе одновибратора 8 формируется сигнал Лог.О, длительностью больше длительности пуска электродвигателя. Этот сигнал Лог.1 поступает на инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 7, запрещая на время пуска прохождение сигнала с измерителя 6 активной мощности на пороговые элементы 13-16. Одновременно сигнал Лог.Г поступает на нижний (по схеме) пход ПЗУ 12 и инверсный вход Сброс регистра 10 сдвига, разрешая его работу, при этом на входах ПЗУ 12 устанавливается код 00001 (таблица), которому на выходах соответствует код 0101.

Сигналы Лог.1 на выходах ПЗУ 12 запускают формирователи 22 и 24 импульсов управления, которые обеспечивают включение обоих коммутаторов 2 и 4 звезда. В результате включаются по схеме звезда ста- торная обмотка 3 электродвигателя и токо- ограничивающие резисторы 5 (фиг.2а). Двигатель запускается по характеристике а (фиг.4).

Пусть датчик 26 функции пуска контролирует ток в статорной цепи электродвигателя. Тогда в процессе разгона электродвигателя при достижении заданной токовой уставки на выходе формирователя 25 тактовых импульсов появляется импульс, который поступает на тактовый вход регистра 10 сдвига. Под действием тактового импульса на верхнем (по схеме) регистре сдвига появляется сигнал Лог. 1. который поступает через элемент ИЛИ 17 на верхний (по схеме) вход ПЗУ 12. Полому коду 100001 на входе ПЗУ 12 соответствует 5 код 0110 на его выходе (таблица) Сигналы Лог 1 на выходах ПЗУ 12 запускают формирователи 22 и 23 импульсов управления, которые обеспечивают включение коммутатора 2 звезда и 4 треугольник.

0 В результате остается включенной по схеме зпезда статорная обмотка 3 электродвигателя, а токоограничиоающие резисторы 5 включаются по схеме треугольник (фиг 26) и пуск двигателя продолжается по

5 характеристике б (фиг.4). Далее процесс пуска происходит аналогично. Состояние вход/выход ПЗУ 12 и соответствующие схемы замещения электродвигателя при пуске описаны в первой-пятой таблицы, на фиг 4а

0 представлена пусковая характеристика электродвигателя при пуске в функции тока, S на фиг.46 - в функции момента.

По окончании пуска на выходе одновибратора 8 устанавливается сигнал Лог.О,

5 который поступает на нижний (по схеме) сход ПЗУ 12, инверсный вход Сброс регистра 10 сдвига, инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 7, разрешая передачу информации с измерителя 6 активной мощности на входы

0 пороговых элементов 13-16 и обеспечивая . установку регистра сдвига в 0. Далее режим работы электродвигателя определяется уровнем его нагрузки.

Пороговые элементы 13-16 настроены

5 на уровни мощности, соответствующие точкам переключения Р1-Р4 двух смежных энергетических характеристик а,б,в,д,е.

При нагрузке электродвигателя в диапазоне 0-Р1 на выходах всех пороговых эле0 ментов 13-16 сохраняются Лог.О, которые поступают на вход ПЗУ 12, на выходе ПЗУ 12 устанавливается код 0101 (таблица). Включаются коммутаторы 2 и 4 звезда и двигатель подключается к сети по схеме

5 (фиг.2а), обеспечивая работу с наивысшими энергетическими показателями (фиг.З, кривая а) По мере роста нагрузки на валу электродвигателя и превышения порога Р1, срабатывает пороговый элемент 13, на его

0 выходе и верхнем (по схеме) входе ПЗУ 12 устанавливается сигнал. Коду 10000 на входе ПЗУ 12 соответствует код 0110 на его выходе (таблица). Включаются коммутатор 2 звезда и коммутатор 4 треугольник (фиг.26),

5 обеспечивая работу электродвигателя на характеристике с наилучшими энергетическими показателями (фиг.З, кривая б).

Далее по мере рбста нагрузки поочередно срабатывают пороговые элементы 14-16, обеспечивая работу электродвигателя на

наиболее оптимальных с энергетической точки зрения характеристик (фиг.З). Состояния вход/выход ПЗУ 12 и соответствующие схемы замещения электродвигателя описаны в шестой-десятой строках таблицы.

Для оценки энергетической эффективности использования асинхронного электродвигателя следует определять величину энергетического КПД уэ - я cos p, учитывающего как эффективность использования (7д), так и эффективность потребления (cos у) электроэнергии.

Таким образом, устройство позволяет за счет работы на искусственных характеристиках повысить энергетические показатели асинхронного электродвигателя с фазным ротором в широком диапазоне изменения нагрузки на его валу.

Формула изобретения

Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее измеритель активной мощности, первый коммутатор звезда и треугольники статорной обмотки, одновибратор, первый пороговый элемент, три элемента ИЛИ, выход первого порогового элемента соединен с одним входом первого элемента ИЛ И,отличающееся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, в него введены три пороговых элемента, четвертый элемент ИЛИ, четыре формиропате- ля импульсов управления, элемент ЗАПРЕТ, ключ управления, программируемое запоминающее устройство с пятью входами, регистр сдвига, второй коммутатор звезда и треугольник токоограничивающих резисторов в роторной цепи, формирователь пусковых характеристик, выход измерителя активной мощности соединен с прямым входом элемента ЗАПРЕТ, инверсный вход которого соединен с выходом одновибратора, одним входом программируемого запоминающего устройства и выходом Сброс регистра сдвига, вход одновибратора

соединен с выходом ключа управления, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с входами всех пороговых элементов, выходы второго - четвертого пороговых элементов соединены с одними входами соответствующих

элементов ИЛИ, другие входы которых соединены с соответствующими выходами регистра сдвига, выходы элементов ИЛИ соединены с вторым-пятым входами программируемого запоминающего устройства, выходы которого через соответствующие формирователи импульсов управления соединены с соответствующими входами коммутаторов звезда и треугольник статорной обмотки и токоограничивающих резисторов

в роторной цепи электродвигателя, выход формирователя пусковых характеристик соединен с тактовым входом регистра сдвига.

Т:.

CN Го r1Г

гО)

оГ

м