Способ пуска асинхронного электродвигателя и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК H02P5/40 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в пусковых и пускорегулирующих устройствах тиристорных электроприводов для двигателей с фазным ротором.

Известен способ управления двигателем с фазным ротором, а также устройство для его осуществления с помощью изменения пусковых резисторов, включенных в цепь ротора.

Способ управления заключается в том, что с помощью соответствующего алгоритма управления поддерживают превышающий момент сопротивления механизма на определенную величину, что обеспечивает постоянство средней величины ускорения в процессе пуска.

Устройство, реализующие указанный способ, представляют собой станции управления ступенчатого изменения последова- тельно соединенных пусковых сопротивлений, подключенных к ротору двигателя с силовой коммутационной аппаратурой, осуществляющей поочередное шунтирование указанных сопротивлений.

Недостатками указанного технического решения являются:

-недостаточная плавность пуска особенно при изменяющихся параметрах нагрузки механизма;

-броски тока и момента при шунтировании пусковых сопротивлений;

-низкая надежность устройства из-за наличия большого количества силовой коммутационной аппаратуры, работающей при значительных токовых перегрузках.

Наиболее близким техническим решением, является способ пуска асинхронного электродвигателя путем фазового управления встречно-параллельными тиристорами и последовательными резисторами сопротивления которых изменяют в процессе пуска и устройство для управления асинхронным двигателем, содержащее встречно-параллельные тиристоры с системой импульсно-фазового управления, трансформатор синхронизации роторного напряжения, задатчики частоты, соединенные с трансформатором синхронизации роторного напряжения.

сл

с

ч

V

СЛ

СА

Недостатками данного способа и устройства является следующее:

-в случае шунтирующих тиристоров устройство реализуется со значительной мощностью тиристоров;

-при применении шунтирующих контакторов и прерывании тока ротора с бездуговой коммутацией снижается темп разгона и увеличиваются динамические моменты на механизм;

-шунтирование контактором ротора для исключения тепловых потерь в тиристорах регулятора вызывает режим тяжелой токовой коммутации электромеханическим аппаратом, что снижает надежность устрой- бтва и привода в целом.

Целью изобретения является повышение надежности, быстродействия и снижение массогабаритных показателей.

Суть способоа пуска асинхронного электродвигателя заключается в том, что при разгоне осуществляют фазовое регулирование роторного напряжения встречно- параллельно включенными тиристорами с последовательно включенными резисторами, сопротивление которых изменяют с помощью N групп шунтирующих контакторов и при этом измеряют длительность полупериода роторного напряжения Т/2, сравнивают ее с заданным значением tai и при пофазно включают соответствующую 1-ю группу шунтирующих контакторов (где NN-1 - целое число). При этом, при через время снимают управляющие импульсы с тиристоров на время tewh а при Т/2 t вкл определяют момент t0 перехода роторного напряжения через ноль и через время Т/2-гВкл формируют сигнал на по фазное включение N-й группы шунтирующих контакторов.

Совокупность существенных признаков способа позволяет плавно регулировать скорость двигателя с минимальным динамическим возмущением при шунтировках. осу- ществить включение электромеханических аппаратов при минимальной паузе по току фазы ротора и практически при незначительных токах при шунтировании ротора.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для реализации способа пуска (показана для одной фазы), на фиг.2,3-диаграмм, поясняющие его работу.

Устройство для пуска асинхронного Электродвигателя 1 содержит в каждой из m фаз роторной обмотки электродвигателя цепь ускорения в виде последовательно соединенных встречно-параллельно включенных тиристоров 2, 3 и двух балластных резисторов 4, 5, два шунтирующих контак- тора с обмотками 6, 7, подключенными к

выходам соответствующих усилителей мощности 8, 9 и замыкающими контактами 10, 11, причем контакты 10 первого контактора включены параллельно первому балластному резистору 4 а контакты 11 второго контактора - параллельно всей цепи ускорения. Устройство содержит также m систем управления, каждая из которых состоит из блока 12 импульсно-фазовогоуправления, выходы

0 которого соединены с управляющими цепями тиристоров 2,3, трансформатора синхронизации 13, вход которого подключен к зажиму соответствующей фазы роторной обмотки, а выход соединен с первым входом

5 блока 12 импульсно-фазового управления, задатчика скорости 14, подключенного ко второму входу блока 12, и двух датчиков частоты 15, 16, соединенных с выходом трансформатора синхронизации 13, нуль 0 органа 17, интегратора 18, порогового элемента 19, элемента И 20, триггера 21, элемента временной задержки 22 и диода 23. Выход первого датчика частоты 15 соединен с первым входом элемента И 20, выход ко5 торого подключен ко входу второго усилителя мощности 9. Вход нуль-органа 17 соединен с выходом трансформатора синхронизации 13, первый выход нуль-органа 17 через последовательно соединенные интег0 ратор 18 и пороговый элемент 19. а второй выход нуль-органа 17 через диод 23 соединены соответственно со вторыми и третьим входами элемента И 20. Выход второго датчика частоты 16 соединен со входом тригге5 ра 21, выход которого соединен непосредственно со входом первого усили- теля мощности 8 и через элемент временной задержки 22 с третьим входом блока 12 импульсно-фазового управления.

0 Устройство работает следующим образом.

В первоначальный момент тиристоры 2, 3 не проводят тока из-за больших значений угла управления блока импульсно-фазового

5 управления (БИФУ) 12, в зависимости от задания блока 14 происходит изменение угла управления и увеличение тока ротора, что приводит к увеличению скорости вращения ротора.

0 При достижении заданной частоты вращения датчик частоты 16 выдает сигнал на триггер 21, фиксирующий данную частоту подающий сигнал на съем импульсов управления с выдержкой времени, включения

5 контактора и половины периода частоты ротора, что обеспечивается элементом задержки 22. Одновременно триггер 21 подает сигнал на включение первого контактора через усилитель 8. После включения контактора его блок - контакты шунтируют вход

БИФУ (съем импульсов), что восстанавливает импульсы управления и позволяет вести разгон двигателя по новой реостатной характеристике. Аналогично работает схема в двух других фазах, На фиг.2 показаны про- цессы, происходящие в фазе ротора при работе первого шунтирующего контактора.

После выполнения программы включения всех первых контакторов во всех трех фазах двигатель разгоняется до частоты, когда полупериод частоты ротора становится больше времени включения контактора и схема состоящая из блоков 9,15-19, 20, 23 может обеспечить включение первой шунтирующего контактора. Пояснение работы включения контактора 8 дано на фиг.З. Логический элемент И20 сформирует сигнал на включение усилителя 9, когда на его входы поступит три разрешающих сигнала. На первый вход разрешающий сигнал поступа- ет, когда частота достигает заданного уровня, на второй вход поступает сигнал сформированный от работы нуль-органа 17 (ивых.но), который преобразуется в треугольную форму напряжения (Увых) и сравнивает- ся с заданным напряжением Кзад. определяющим время опережения, равноз времени включения контактора т,Вкл. При различных частотах выше задания датчика частоты 15 это время опережения сохраня- ется постоянным, что позволяет достаточно точно обеспечивать включение силовых контактов при минимальных мгновенных значениях тока ротора в данной фазе. На третий вход элемента 13 разрешающий сиг- нал поступает только при определенной по- лярности напряжения ротора, соответствующей спадающей части треугольной формы напряжения. При совпадении на входе элемента И 20 всех трех разрешающих сигналов формируется сигнал включения, равный т.ВКл контактора.

Аналогично после выполнения включения в первой фазе разрешается поочередное выполнение программы включения в двух других фазах.

Предлагаемое изобретение обеспечивает необходимый темп разгона и практически бездуговую коммутацию электромеханических шунтирующих аппа- ратов, что повышает производительность приводимого механизма, снижает суммарную мощность тиристоров и повышает надежность устройств.

Формулаизобретения

1. Способ пуска асинхронного электродвигателя, при котором осуществляют фазовое регулирование роторного напряжения встречно-параллельно включенными тиристорами с последовательно включенными

резисторами, сопротивление которых изменяют в процессе пуска с помощью N групп шунтирующих контакторов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, измеряют длительность полупериода роторного напряжения Т/2, сравнивают ее с заданным значением t3i и при Т/2 tai пофазно включают соответствующую i-ю группу шунтирующих контакторов, при этом при ,ВКл через время твкл - Т/2 снимают управляющие импульсы с тиристоров на время т,8кл, а при определяют момент to перехода роторного напряжения черезл ноль и через время Т/2-т.вкл формируют сигнал на пофазное включение N-й группы шунтирующих контакторов, где - целое число.

2. Устройство для пуска асинхронного электродвигателя, содержащее в каждой из m фаз роторной обмотки электродвигателя цепь ускорения в виде последовательно соединенных встречно параллельно включенных тиристоров и двух балластных резисторов, два шунтирующих контактора с обмотками, подключенными к выходам соответствующих усилителей мощности, и замыкающими контактами, причем контакты первого контактора включены параллельно первому балластному резистору, а контакты второго контактора включены параллельно всей цепи ускорения, и m систем управления, состоящих каждая из блока импульсно- фазового управления, выходы которого соединены с управляющими цепями соответствующих тиристоров, трансформатора синхронизации, вход которого подключен к зажиму для соединения с выводом соответствующей фазы роторной обмотки электродвигателя, а выход соединен с первым входом блока импульсно-фазового управления, задатчика скорости, подлюченного к второму входу блока импульсно-фазового управления, и двух датчиков частоты, соединенных с выходом трансформатора синхронизации, отличающееся тем, что. с целью повышения надежности и быстродействия и уменьшения массогабаритных показателей, в каждую систему управления введены нуль-орган, интегратор, пороговый элемент, логический элемент И, триггер, элемент временной задержки и диод, выход первого датчика частоты соединен с первым входом элемента , выход которого подключен к входу усилителя мощности второго контактора, вход нуль-органа соединен с выходом трансформатора синхронизации, первый выход нуль-органа через последовательно соединенные интегратор и пороговый элемент, а второй выход нуль-органа

(Puzf

Использование в тиристорном электроприводе в пусковых и пускорегулирующих устройствах для двигателей с фазным ротором.Сущность изобретения заключается в том, что устройство дополнительно снабжено нуль-органом 9, интегратором 10, пороговым элементом 12, элементом И 3, триггером 15. Временной задержкой и усилителями и обеспечивает повышение надежности и быстродействие. 1 с.п. ф-лы, 3 ил.

i«k-..

(.,

po/ryOjO s - f Q

. t

V3

f

v,f

г