Устройство для пуска трехфазного асинхронного электродвигателя Советский патент 1993 года по МПК H02P1/32 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управле- ния трехфазными асинхронными электродвигателями, нагрузка которых изменяется в широких пределах.

Цель изобретения - повышение надежности и энергосбережения.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - графики напряжений, поясняющие его работу.

Устройство (фиг.1) содержит полупроводниковые коммутаторы 1 и 2 включения статорной обмотки 3 асинхронного двигателя (АД) звездой и треугольником, выход импульсного датчика 4 частоты вращения подключен ко входу формирователя импульсов 5, выход которого подключен ко входу Сброс счетчика 6 и входу одновибратора 7. Вход Х1 элемента И 8 подключен к выходу одновибратора 7, вход Х2 подключен к выходу делителя 9 частоты, вход которого подключен к выходу генератора 10 импульсов. Выход элемента И 8 подключен к счетному входу счетчика 6. Входы элементов И 11 и 12 подключены к соответствующим выходам счетчика 6, а входы - к выходам соответствующих блоков задержки 13 и 14. Выходы блоков задержки 13 и 14 подключены к входам соответственно Сброс и Установка триггера 15. Выход одновибратора 16 подключен к одному из входов элемента И 16.

Импульсный датчик 4 частоты вращения может быть фотооптическим,.индукционным и т.п. Его назначение - выдавать один импульс на 1 оборот вращения вала АД.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 4 частоты вращения выдает сигналы (фиг.2а),по переднему фронту которых формирователь 5 импульсов формирует короткие импульсы (фиг.2б),по которым сбрасывается в ноль счетчик б и одновременно запускается одновибратор 7. Этот одновиб- ратор подстраиваемый и формирует на своем выходе эталонный импульс Ath (фиг.2 в), равный периоду времени вращения вала за одни оборот на XX. Если двигатель загружен, то импульс лог. О одновибратора 7 оканчивается до прихода последующего импульса с датчика 4 оборотов. Интервал времени между ними Ats пропорционален скольжению.

Пусть АД запущен, сигнал на выходе одновибратора 16 -лог. 1, статорная обмотка двигателя включена по схеме звезда. Однако нагрузка такая, что экономически выгоднее переключить АД на треугольник. В этом случае на входе Х1 элемента И 8 появляется импульс длительностью Ats Atsi (фиг,2в). Поскольку на вход Х2 элемента И 8 подаются импульсы с выхода генератора 10 импульсов, то начиная с момента ti прихода импульса Atsi, на выходе элемента И

8 появляется пакет импульсов (фиг.2г), которые считываются счетчиком 6. При числе импульсов, соответствующих точке (скольжению) переключения с треугольника на звезду, на выходе элемента 11 в момент t2

появляется импульс (фиг2д). А при числе импульсов, соответствующего точке (скольжению) переключения со звезды на треугольник, в момент 1з появляется импульс на выходе элемента И 12 (фиг.2е). Последний

импульс поступает на блок задержки 14, назначение которого дать команду на переключение триггера 15 при заданном числе импульсов (фиг.2е) на входе блока 14. Импульс на выходе блока задержки 14 перебрасывает триггер 15 в устойчивое состояние с сигналами лог. 1 и лог. О соответственно на прямом и инверсном выходах. В результате отключается коммутатор 1 звезда и включается коммутатор 2 треу(грльники. Двигатель переходит на работу по схеме треугольник с меньшими потерями, его скольжение уменьшается, на выходе одновибратора 7 формируется импульс длительностью Ats2 (фиг.2в), а на выходе

элемента И 8 - соответствующий пакет импульсов (фиг.2г). Счетчик 6 считает импульсы. При числе импульсов, соответствующего точке (скольжению) переключения с треугольника на звезду, на выходе элемента

И- 11 в момент t4 появляется импульс (фиг.2д), который поступает на узел задержки 13.

При снижении нагрузки до величины, где энергетически выгоднее переключить

АД на звезду, на выходе одновибратора 7 устанавливаются импульсы длительностью Ats3 (фиг. 2в), а на выходе элемента И 8 - соответствующий пакет импульсов (фиг.2г). Счетчик 6 считает импульсы пакету однако

он не досчитывает до числа импульсов, соответствующих точке (скольжению) переключения с треугольника на звезду. На выходе элемента И 11. а следовательно и на входе блока задержки 13, в момент ts им-.

пульс не появляется (фиг.2д). При отсутствии заданного числа импульсов на входе блока задержки 13 импульсов, на его выходе появляется сигнал, который перебрасывает триггер 15 в устойчивое состояние с сигналом лог. О и лог. 1 соответственно на прямом и инверсном выходах. В результате отключается коммутатор 2 треугольник и включается коммутатор 1 звезда. Двигатель переходит на работу по схеме звезда с

меньшим электропотреблением, его скольжение несколько увеличивается.

При дальнейшем изменении нагрузки АД устройство работает как описано выше.

При пуске АД триггер 15 устанавливает- ся в устойчивое состояние с сигналом лог. О на прямом выходе, запускается одновибра- тор 16, который формирует на своем выходе сигнал лог. О длительностью, достаточной для разгона двигателя по схеме звезда. Этот импульс поступает на вход элемента И 12, запрещая передачу сигнала со счетчика 6 на вход Установка триггера 15. По окончании импульса лог. О, формируемого одно- вибратором 16, включается в работу канал: элемент И 12 - коммутатор 2 треугольник и двигатель переходит на режим работы звезда или треугольник в зависимости от нагрузки на его валу.

Делитель частоты 9 осуществляет деле- ние частоты генератора 10 импульсов на Р. где Р 1. 2, 3, 4 - число пар полюсов АД.

Таким образом, использование скольжения в качестве параметра контроля экономичности позволяет осуществлять простое дискретное регулирование электропотребления независимо от уровня напряжения в питающей сети и отклонения частоты, исключить необходимость использования аналоговых датчиков мощности (тока, коэф. мощности) и напряжения. 6 результате упрощается система управления, повышается надежность и энергетическая эффективность электропривода.

Формула изобретения Устройство для пуска трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее коммутаторы, включения статорной обмотки по схеме звезда и треугольник, управляющие входы которых связаны с выходами триггера, первый одновибратор и датчик контролируемого параметра, отличающееся тем. что, с целью повышения надежности и энергосбережения, в него введены три логических элемента И, формирователь импульсов, генератор импульсов, делитель частоты, два блока задержки, счетчик и второй одновибратор. а датчик контролируемого параметра выполнен в виде импульсного датчика частоты вращения, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, выход которого подключен к входу первого одновибратора и к входу Сброс счетчика, выход генератора импульсов подключен к входу делителя частоты, выход первого одновибратора подключен к первому входу первого логического элемента И, к второму входу которого подключен выход делителя частоты, выход первого логического элемента И подключен к счетному входу счетчика, выходы которого подключены к входам второго и третьего логических элементов И соответственно, выходы которых подключены к входам соответствующих двух блоков задержки, выходы которых подключены к входам триггера, выход второго одновибратора подключен к одному из входов третьего логического элемента И.

Использование: в электроприводах механизмов с изменением нагрузки в широких пределах. Сущность изобретения заключается в том, что сигнал с датчика 4 оборотов поступает на вход формирователя 5 импульсов, далее на вход одновибратора 7. Элемент И логически умножает сигналы с выхода одновибратора 7 и генератора импульсов 10 и подает их на счетный вход счетчика 6. В зависимости от числа сосчитанных импульсов, пропорционального величине скольжения, появляются сигналы на выходах элементов И 11 и 12. которые через узлы задержки 13 и 14 управляют работой триггера 15. Триггер 15 дает команду на включение-отключение коммутаторов 1 и 2 звезда и треугольник статорной обмотки 3 электродвигателя. 2 ил.