СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВУХФАЗНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Советский патент 1970 года по МПК H02P7/58 

1

Предлагается способ управления асинхронным двухфазным электродвигателем (АДД). Для регулирования н реверсирования скорости (момента) АДД применяют различные способы и схемы управления.

Известны частотный, широтно-частотный и широтцо-импульсный способы регулирования, основанные на создании в машине кругового или эллиптического вращающегося магнитного поля.

В случае кругового поля (симметричный режим работы) одинаковые обмотки АДД питаются равными по величне переменными напряжениями, сдвинутыми :по фазе на 90 эл. град.

При создании эллиптического лоля (несимметричный режим работы) изменяется напряжение на управляющей обмотке, а напряжение на обмотке возбуждения остается неизменным. Регулирование эллиптическим нолем в технике используется значительно шире благодаря меньшей сложности схем управления.

Известен широтно-импульсный способ регулирования, при iKOTOpOM изменяется длительность прямоугольных имлульсов управляющего напряжения на несущей частоте. Для реализации этого способа наиболее целесообразны усилители класса Д (импульсные) на полупроводниковых приборах, обладающие известными достоинствами.

Однако специфика автоматических систем с асинхронными двухфазными двигателями, в частности необходимость иметь широкий диапазон регулирования скорости (момента) при отсутствии самохода и гистерезиса характеристик, ограничивает возможность использования существующих импульсных схем. В числе других причин это объясняется и трудностью получения малых начальных значений импульсов напряжения на обмотке управления АДД. Другим недостатком таких схем является их слонин ость.

По предлагаемому способу с целью повышения глубины регулирования и компенсации

самохода импульсы подают с частотой, равной двойной частоте сети, при фазовом сдвиге их передних фронтов относительно друг друга на 180 эл. град, причем при подаче сигнала управления длительности имнульсов чередуются.

На фиг. 1 приведены осциллограммы на. на обмотках АДД; на фиг. 2 - векторные диаграммы магнитных нолей; на фиг. 3 - вариант схемной реализаци предлагаемо

то способа.

Па обмотку возбуждения асинхронного двигателя подается синусоидальное напрял ение i/OB от источника переменного тока U, а на обмотку управления - однополярные прямоной частоты, .передние фронты которых сдвинуты по фазе относительно друг друга на я (см. фиг. 1). Наличие индуктивности Обмотки управления приводит к возникновению э.д.с. самоиндукции IL причем перенапряжение выбирается так, чтобы обеспечить режим прерывистых токов и безопасную работу выходных элементов усилителя.

В исходном состоянии все импульсы напряжения на обмотке управления АДД имеют одинаковую продолжительность, составляя 0,2-0,25 периода (см. фиг. 1,а), т. е. к обмотке управления подводится постоянная составляющая напряжения и его четные частотные гармоники. Отсутствие основной частотной гармоники напряжения соответствует отсутствию результирующего вращающего момента, развиваемого двигателем. Вследствие того что передние фронты управляющих импульсов сдвинуты по фазе относительно друг друга на я, в машине создается магнитное поле, вектор которого, изменяясь но величине, в течение одного периода нитающего напряжения дважды меняет направление вращения (см. фиг. 2,а), что способствует компенсации самохода двигателя. Такое магнитное .поле может быть названо симметрично качающимся.

Для создания и регулирования вращающего момента АДД производится разнозначная широтная модуляция чередующихся импульсов натряжеиия (т. е. длительности имиульсов чередуются) , благодаря чему происходит уменьшение четных гармоник, возникновение и возрастание основной и нечетных гармоник управляющего напряжения, сдвинутых по фазе относительно напряжения возбуждения приблизительно на угол л/2. Качающееся магнитное ноле становится асимметричным (фиг. 2,6).

Благодаря тому, что разностное значение чередующихся импульсов управляющего напряжения может быть выбрано как угодно малым, обеспечивается максимальная разрешающая способность по моменту и максимальная глубина регулирования скорости АДД.

Реверсирование АДД осуществляется изменением порядка следования коротких и длинных импульсов.

Следует отметить, что импульсы управляющего напряжения могут иметь форму, отличную от прямоугольной, и частоту, кратность которой по отношению к частоте сети выше двух.

Принципиальная схема разомкнутого электропривода с АДД, реализующая предлагаемый способ управления (см. фиг. 3), содержит чувствительный датчик / переменного тока, блок 2 удвоения частоты, сумматор 3, полупроводниковое реле 4 и каскад усиления МОЩНОСТИ, собранный на транзисторе 5 и элементах, обеспечивающих получение импульсов требуемой формы (стабилитрон 6, диоды 7, 8,

резистор 9). Конденсатор 10 создает требуемый фазовый сдвиг напряжения возбуждения на обмотке // двигателя 12.

В исходном состоянии (при отсутствии сигнала Уд датчика 1} напряжение t/g блока 2

обеспечивает .переключение реле 4 с частотой, равной двойной частоте сети. Выходной сигнал t/T реле 4 управляет усилителем мощности, формирующим на обмотке 13 АДД импульсы напряжения, как на фиг. 2, а.

При управлении двигателем сигнал U датчика / суммируется с налряжением U блока 2. Результирующее напряжение U обеспечивает формирование на обмотке 13 импульсов, как ,на фиг. 2,6, что приводит к возникновению

момента АДД.

Реверсирование двигателя происходит при изменении на я фазы сигнала (Уд, что приводит к изменению порядка следования коротких и длинных импульсов.

Предмет изобретения

Способ управления асинхронным двухфазным электродвигателем, лутем питания одной из его обмоток синусоидальным напряжением,

а другой - одно.полярными прямоугольными импульсами, изменяемыми по длительности при регулировании двигателя, отличающийся тем, что, с целью .повышения глубины регулирования и компенсации самохода, импульсы

подают с частотой, равной двойной частоте сети (При фазовом 1СД1виге их яередиих ф ронтов относительно друг друга на 180 эл. град, причем при .подаче сигнала управления длительности импульсов чередуются.

-OJt

/21 I ЗУГ

ад

f Mv

tr

.

9аг.З