СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЫМ ТИРИСТОРНЫМ СЕРВОПРИВОДОМ Советский патент 1968 года по МПК H02P5/36 

Известен способ управления реверсивным сервоприводом с асинхронным конденсаторным двигателем, питаемым от однофазной сети с помощью двух пар встречно-параллельно включенных тиристоров. При этом направление вращения привода обусловли1вается работой любой пары тиристоров. Еслп используется двигатель мощностью выше 0,1 кет для обеспечения длительной работы привода в области малых скольжений и сохранения его пусковых свойств, необходимо пусковую фазосдвигающую емкость прп уменьшении скольжения переключать на рабочую. Это переключение осуществляется, папрпмер, с помощью контакторов или полупроводниковых ключей. Эти способы коммутации емкости сложны и, кроме того, требуют наличия какого-либо датчика скорости.

Предлагаемый способ управления тирпсториым сервоприводом позволяет уменьщить электрические потери и перегрев двигателя. Фазосдвигающая емкость регулируется в зависимости от скольжения без каких-либо дополнительных устройств. Это обеспечивается тем, что угол открывания тиристоров прямого (обратного) хода двигателя устанавливают в зависимости от величины заданного сигнала, а на управляющий электрод каждого из тиристоров обратного (прямого) хода двигателя подают отпирающий импульс в момент

иачала того полупериода напряжения сети, по отношению к которому этот тпрпстор включен в запирающем направленны.

Па фиг. 1 представлена схема управления

конденсаторным двигателем, выполненная по предлагаемому способу;

на фиг. 2 - осппллограммы токов и напряжений, иоясняющие работу схемы.

Силовые тиристоры 1-4, соединенные

встречно-параллельно, образуют две пары, с помощью которых осуществляется реверсированне и регулирование скорости двухфазного короткозамкнутого двигателя 5. Начала обмоток 6 и 7 двигателя подключены к сети, между КОНЦАМИ обмоток включен фазосдвигающий конденсатор 8, емкость которого выбирается из условий создания кругового поля в пусковом режиме. На фиг. 1 показана лищь схема управления тиристором 1. Его угол зажигания ai регулируется в зависимости от величины заданного сигнала LBX по вертикальиому прииципу, т. е. папряжение управления Uy, снимаемое с выходной обмотки 9 трансформатора 10 модулятора, сравнивается в пепи эмиттера транзистора 11 с сигналом смещения .

снимаемые с выходных обмоток 12-14 того же трансформатора модулятора.

Величина напряжения И у определяется величиной напряжения сигнала U на входе модулятора 15 и по фазе (/у, в зависимости от знака t/sx либо совпадает с напряжением сети, либо находится в противофазе с ним. Если напряжение f/y, совпадает по фазе с L/ceTH тиристор / открывается в полупериод , в момент (i3/ ai (см. фиг. 2). Напряжения (/у, и t/cM, формирующие угол зажигания тиристора 2, сдвинуты относительно напряжения (Уу, и t/cMi на 180°, поэтому при том же значении Us-x. в следующий полупериод при со/ я + откроется тиристор 2, т. е. двигатель будет питаться через тиристоры первой пары. При этом в полупериод на схему управления тиристора 3 подается запирающее напряжение (jy, (показано на фиг. 2, в пунктиром), которое при принимает положительное значение. Если угол наклона кривой иапрял :ения Uy, в точке 0г я больше угла наклона кривой ,, то в течение некоторого интервала времени р иапрял :ение Uy, превышает напряжение смещения. Поэтому в момент ш я, Зя, ... на управляющий электрод тиристора 5 поступает отпирающий импульс. Аналогично этому на управляющий электрод тиристора 4 отпирающий импульс подается в момент со/ 0,2я, т. е. в начале того полупериода напряжения сети, по отношению к которому этот тиристор включен в запирающем направлении.

При изменении знака напряжения С/вх Двигатель реверсируется, вторая пара тиристоров становится рабочей, а отпирающие импульсы в момент со 0, я, 2л: и т. д. поочередно подаются на тиристоры первой пары. , На фиг. 2, а приведены осциллограммы тока сети /о, наирял ения t/сетн и напряжения на тиристорах второй пары (Уц при скольл ении двигателя 5 0,05 для случая, когда питание подавалось через тиристоры первой пары, а обмотки 9 и 10 трансформатора модулятора были отключены, и на тиристоры второй пары не подавались отпирающие импульсы. Угол зажигания тиристоров первой пары равнялся примерно 30°, т. е. к обмотке двигателя было прилол ено почти полное напряжение сети. Амплитудное значение тока /о при этом достигает 20 а (при номинальном фазном токе двигателя 2,75 а), а напряжение /ц отстает почти на 90° относительно 6сети, что свидетельствует о резкой несимметрии напряжений на обмотках двигателя.

Если в момент ш я, 3 я, ... на управляющий электрод тиристора .3 подать отпирающий импульс, то под действием положительного анодного напряжения Uu тиристор 3 откроется, и конденсатор 5 начнет разряжаться на сеть через обмотку 6. В момент Kit n + di 3 ... открывается тиристор 2 первой пары, и конденсатор оказывается короткозамкнутым через тиристоры 2 и 5. При этом резко

возрастает разрядный ток /р, протекающий через тиристор 3. У тиристора 2 острый импульс разрядного тока накладывается на рабочий ток. Аналогично, если в момент

0) 0,2 я, 4 я ... отпирающий импульс подать на управляющий электрод тиристора 4, то при со/ а, 2я-Ьа ... конденсатор замыкается через тиристоры 1--4, при этом возникает отрицательный импульс тока /р.

Тиристоры второй пары отключаются при прохоледении тока /р через нулевое значение, т. е. при полной перезарядке конденсатора. Таким образом осуществляется кратковременное, в течение доли полупериода закорачивание конденсатора внутри каждого полупериода. При этом уменьшается по величине и сдвигается по фазе первая гармоническая напрял ения на конденсаторе, что эквивалентно уменьшению его емкости. Осциллограммы токов /р и /о и напряжения Uu, управляемые по предлагаемому способу, приведены на фиг. 2,6. Амплитудное значение тока /о не превышает 6а. Следовательно (по сравнению с токами на фиг- 2, а), поле двигателя приблизилось к круговому, резко уменьшились электрические потери в обмотках двигателя.

Величина скольжения, при котором начинает закорачиваться конденсатор, автоматически регулируется сдвигом напряжения Un. При

увеличении скольжения двигателя уменьшается угол сдвига напряжения на конденсаторе относительно напряжения сети и уменьшается амплитуда разрядного тока. В пусковом рел(име короткозамкнутый контур не создается.

Для сохранности тиристоров скорость возрастания и величину разрядного тока /р целесообразно ограничить небольшими сопротивлениями или дросселями 16 и 17. Экспериментальные исследования показали,

что двухфазный двигатель 400 вт, 300Q об/мин, с фазосдвигающей емкостью 150 мкф имел высокий пусковой момент, хорошо разгонялся; электрические потери в обмотках статора в области малых скольжений были примерно в

15 раз меньше потерь, возникающих при отключенных тиристорах второй пары, нагрев двигателя не ограничивал длительность работы привода. Предлагаемый способ быть использоваи и при включении трехфазного двигателя в однофазную сеть (тогда две обмотки статора включаются, как показано на фиг. 1,а третьяпараллельно конденсатору 8).

Предмет изобретения

Способ управления реверсивным тиристорным сервоприводом с асинхронным конденсаторным двигателем, питаемым от однофазной сети, отличающийся тем, что, с целью уменьшения электрических потерь и перегрева двигателя в области малых скольжений при сохранении высокого пускового момента, угол