Устройство для управления торможением асинхронного короткозамкнутого двигателя Советский патент 1979 года по МПК H02P5/36 

на торможение и необходимое время подачи в двигатель постоянного тока также носят с гучайный характер. При использовании такого устройства в следящих электроприводах с релейным датчиком положения приходится уставку элемента времени делать такой, чтобы время подачи в двигатель постоянного тока было достаточ ным для торможения двигателя с максимальной скорости, что в случае торможения с промежуточных скоростей приводит к завышению необходимого времени подачи .постоянного тока и нагреву двигателя. Результатом этого является уменьшение допустимой частоты включения двигателя, и как следствие, снижение точности слежения. Помимо этого, независимая регулировка выдержки времени требует дополнительного времени на переналадку при регулировании интенсивности торможения. Целью изобретения является увеличени допустимой частоты включения приводного двигателя и сокращение времени переналадки привода при изменении требуемой интенсивности торможения. Поставленная цель достигается согласованием момента прекращения питания двигателя постоянным током в режиме торможения с моментом останова двигателя, за счет включения на вход генератора им1тульсов режима торможения схемы, моделирующей переходные процессы пуска и останова двигателя, т.е. за счет контроля напряжения, пропорционального текущему значению скорости и фиксации таким образом момента спадания скорости двигателя до нуля. Предлагается схема, моделирующая переходные процессы пуска и остано ва двигателя, выполнения, например, на базе конденсатора, оснащенного зарядной и разрядной цепями, причем зарядная цепь подсоединена к узлу задержки вклкзчения, а для достижения соответствия между нап ряжением на конденсаторе и скоростью двигателя в процессах его торможения с различными интенсивностями разрядная цепь выполнена с возможностью коррекции и одновременной регулировки интенсивности разряда и интенсивности торможения с помощью коммутирующего элемента, который соединен с блоком управления и с блоком режима. Зарядная цепь конденсатора, на базе которого выполнена схема, моделирующая переходные процессы пуска и останова двигателя, состоит из последовательно включенных регулируемого резистора и диод(, а также стабилитрона, подсоединенного к конденсатору параллельно. Разрядная цепь конденсатора состоит из регулируемого и нерегулируемого резистора, параллельно которым подключен релейный элемент, выход которого соединен со входом генератора импупьсов режима торможения, и коммутирующего элемента транзистора, переход эмиттер-база которого соединен с блоком питания через однофазный выпрямительн| 1Й мост, выходной ключевой элемент бпока режима, добавочный резистор и тиристорный оптрон, управляющие цепи которого соединены с блоком управления. Кроме того, блок управления, с целью регулировки коррекции интенсивности разряда выполнен на основе динистора, включенного в диагональ моста, который последовательно с разрядным резистором подключен параллельно конденсатору, имеющему для независимого регулирования две цепи заряда, каждая из которых состоит из зашунтированных диодом последовательно соединеннь Х регулируемого и нерегулируемого резисторов и стабилитрона и подключена к одному из полюсов источника переменного, трапецеидального напряжения, состоящего из последовательно включенных источника синусоидального напряжения блока питания, ограничивающего резистора и двух встречно включенных стабилитронов, а также отсекающего оптрона, включенного в первую диагонапь моста, вторая диагонапь которого подсоединена параллельно стабилитронам, причем управптощая цепь оптрона через выпрямительный мост подключена параллельно разрядному резистору. На фиг. 1 показана блок-схема устройства управления торможением асинхрон-. ного короткозамкнутого двигателя; на фиг, 2 - принципиальная схема блока управпения. На блок-схеме изображен реверсивный тиристорный блок 1, включенный в ста- торные цепи асинхронного короткозамкну- того двигателя 2 и управляемый системой управления 3, содержащей для осуществления режима динамического торможения двигателя 2 генератор управляющих импульсов режима торможения 4, включенный на выход схемы 5, моделирующей переходные процессы при пуске и останове двигателя. Схема 5 собрана на базе конденсатора 6, зарядная цепь которого соединена узлом задержки включения 7 и состоит из последовательно соединенных диода 8 и регупируемого рознстора 9, а тэкже ста- бипитроиа 10, подкпючепного к конденсатору б параппепьно. Разрядная цепь конденсатора 6 состоит из регуггируемого 1 и нерегулируемого 12 резисторов,иарал пепьно которым подключен выходной репейный элемент 13, соединенный ео входом генератора импупьсов режима торможения 4, и транзистора 14, переход эми тер-база которого соединен с бпоком питания 15 через однофазный выпрямитепь- ный мост 16, бпок режима 17, добавочный резистор 18 и тиристорный оптрон 19. Цепи управления оптрона 19 подключены к блоку управления 2О. Ко входу системы управления 3 подкл чаются внешние задающие элементы, например репейный задатчик 21. Вход синхронизации генератора управляющих импульсов режима торможения 4 и бпок управления 2О питаются ог блока питания 1 Блок управления 20 (фиг. 2) с независимой регулировкой углов зажигания импульсоб, приходящихся па разные полу- периоды напряжения сети, построен на базе динистора 22, включенного в диагональ моста 23 и образующего вместе с последовательно включенным резистором 24 разрядную цепь конденсатора 25. Независимое регулирование углов зажигания обеспечивается благодаря наличию у конденсатора 25 двух цепей заряда, которые состоят из зашунтированных диодами 26, 27 последовательно соединенных стабилитронов 28, 29, регулируемых 30, 31 и нерегулируемых 32, 33 резисторов. Зарядные цепи подключены к различным полюсам источника переменного трапеце- идального напряжения, который состоит из источника синусоидального напряжения 34, последовательно соединенных резистора 35 и встречно включенных стабилит ронов 36, 37. Параллельно стабилитронам 36, 37 подсоединены выпрямительный мост 38, в диагональ которого включен тиристорный оптрон 39, управляющая цепь которого через резистор 4О подключена к диагонали выпрямительного моста 41, вторая диагональ которого подключена парал- JQ лельно резистору 24. При зaмыкaнvIИ пары контактов релейного задатчика 21 на вход узла задержки включения 7 поступает сигнал, который вызывает появление через определенный промежуток времени на выходе этого узла сигнала, разрешающего подачу на двигатель 2, начинается разгон двигателя. Одновременно подается напряжение 55 на цепь заряда схемы 5, которая формиpyt5T напряжение на конденсаторе 6, пропорциональное скорости разгоняющегося приводного двигателя, при этом совпала- формы -кривой роста напряжения на ко1щенсаторе с кривой разгона двигателя прп различных параметрах нагрузки, достигается изменением постоянной времени цэпи заряда конденсатора 6 с помощью азистора 9. При размьткании контактов задатчика 21, т.е. при поступлении команды на торможение, прекращается питание двигателя 2 и С1{имается напряжение с зарядной цепи конденсатора 6, заряд прекращается. Одновременно срабатывает блок режима 17, подготавливая цепь для питания перехода эмиттер-база транзистора 14. Напряжение, отпирающее транзистор 14, поступает на переход эмиттер-база после открытия оптрона 19, которое происходит при по1шлении в его управляющих цепях импульса, выданного блоком управления 2О в первый полупериод напряжения источника 34. С включением транзистора 14 начинается разряд ковденсатора 6, срабатывает репейный элемент 13 и на его выходе появ/1яется напряжение, разрешающее запуск генератора импульсов режима торможения 4. В момент перехода через нулевое значение напряжения блока питания 15, подарщого на выпрямительный мост 16 и имеющего ту же фазу, что и напряжение источника 34, оптрон 19 и транзистор 14 закрываются, разряд конденсатора 6 прекращается. С посту плением следующего импульса, выданного блоком управления во второй пол териод напря- жения источника 34, вновь поочередно включаются оптрон 19, транзистор 14 и срабатывает элемент 13, а разряд конденсатора 6 вновь прерывается в момент перехода через нулевое значение напряжения блока питания 15. Таким образом, разряд конденсатора носит ступенчатый характер с неизменным временем каждой ступени, равным длительности полупериода выпрямленного напряжения, и переменным временем разряда внутри каждой ступени тем большим, чем меныпе угол зажигания оптрона 19 в любом из полуп&риодов. Выходным элементом системы управления 3 в режиме торможения является генератор 4, импульсами которого включаются тиристоры блока 1, чем обеспечивается подача в двигатель 2 постоянного

6

тока. Этот генератор запускается при на личии сигнала на выходе релейного элемента 13 и при поступлении на его вход синхронизации от блока питания 15 разрешающей полуволны синхронизирующего напряжения, имеющего ту же фазу, что и напряжение источника 34.

Если, например, в первый попупериод напряжения источника 34 (назовем этот попупериод основным) на входе синхронизации генератора 4 была разрешающая попувопна синхронизирующего напряжения, то в момент срабатывания релейного элемента 13, т.е. в момент начала разряда конденсатора 6, вызванного поочередным включением оптрона 19 и транзистора 14 на тиристоры блока 1 будет выдан управляющий импульс, угол зажигания которого равен углу зажигания выходного импульса блока управления 20. Чем меньше угол зажигания обоих импульсов, тем,с одной стороны, больше величина постоянного тока, протекающего в приводном двигателе 2 и больше интенсивность его торможения а с другой стороны - больше отрезок времени, в течение которого происходит разряд конденсатора 6 внутри данного полупериода и больше средн$ш за полупериод интенсивность разряда.

Во второй попупериод (назовем его вспомогательным) срабатывание релейного элемента 13 после начала разряда конденсатора не вызовет запуск генератора так как на его вход синхронизации в этот попупериод подана запрещающая полуволна синхронизирующего напряжения.

Во вспомогательный полупериод проио- ходит корректирующий разряд конденсатора 6, с помощью которого согласуется форма кривой разряда с кривой торможени приводного двигатепя при различных параметрах его нагрузки.

Необходимость корректирующего разряда видна, например, из следующего. При регулировании интенсивности торможения в одном из граничных режимов, когда выходные импульсы блока управления 2О, приходящиеся на основной полупериод, генерируются с-углами зажигания, близкими к 180 эл. градусам, т.е. когда отсутствуют электрическое торможение двигателя 2, происходит торможение двигателя только за счет действия статического момента нагрузки. Если же разряд конденсатора б производится лишь в основной полупериод, то при указанных углах зажигания разряда конденсатора не произойдет и повторения формы кривой скорости не будет. Интеи560S

сивиость корроктирую1гшго разряда рогупируртся с помощью р«)гупировки yifia зажигания импульсов блока управления 20, генерируемых во вспомогательный по)период. 5 В следующие полупериоды описан1 ые процессы будут повторяться до тах пор, пока напряжение иа конденсаторе 6 не уменьшится ниже напряжения срабатывания релейного элемента 13, т.е. до момента

0 останова двигателя. Генератор 4 перестает запускаться и подача в двигатель 2 постоянного тока прекратится.

Генерация блоком управления 20 импульсов происходит следующим образом.

В начале каждого полупериода напряжения источника 34 начинается зарящ конденсатора 25 от напряжения, снимаемого со стабилитрона 36, 37 по одной из зарядных цепей, например по цепи, составленной из резисторов 30, 32 и стабилитрона 28 через шунтирующий диод 27. Заряд конденсатора будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на его обкладках не достигнет напряжения переключения динистора 22, после чего начинается заряд конденсатора 25 через резистор 24 и управляющие цепи оптронов 19, 39. Генерируется управляющий импульс. Появле- ние импульса в цепи управления оптронов 39 вызывает включение последнего, чем шунтируется источник трапецеидаттьного напряжения и предотвращается новый заряд конденсатора 25, который может приJ вести к выдаче второго и последующих импульсов в течение одного полупериода питающего напряжения- После включения оптрона 39 образуется новый контур разряда конденсатора 25 через диод 26, стабилитрон 29 и резисторы 31, 33, постоянная времени которого значительно больше постоянной времени основного,разрядного контура и поэтому влияние нового контура на полное время разряда конден5 сатора можно не учитывать.

В следующий полупериод напряжения источника 34 процессы протекают аналогично с той лишь разницей, что заряд конденсатора 25 происходит во второй зарядной цепи. Регулирование фаз выходных импульсов относительно синусоидального напряжения источника 34, т.е. ре- гулирование углов зажигания осуществля.ется резисторами 30, 31, раздельно для каждого из полупериодов. Стабилитронами 28, 29 обеспечивается надежное запирание динистора 22 после окончания разряда конденсатора 25.Использование изобретения позволит в эпектроприводах переменного тока, выполненных без применения тахогенераторов, увеличить допустимую частоту включения приводного асинхронного короткозамкнутого двигателя за счет согласования момента прекращения питания двигателя постоянным током в режиме торможения с моментом останова двигателя при различных интенсивностях торможения и в любых режи- to мах, в том числе и в таких, в которых пуск и торможение начинаются с неустановившихся скоростей. Увеличение же допустимой частоты включения позволит пр использовании изобретения в следящих электроприводах с репейными датчиками положения увеличить точность слежения. Кроме того, регулирование уставки элемента времени одновременно с изменением заданной интенсивности торможения позволит уменьшить время перенападки приводов. Формула изобретения 1.Устройство для управления торможением асинхронного короткозамкнутого двигателя, состоящее из силового реверсивного тиристорного коммутатора и системы упраапения им, содержащей генератор управляющих импульсов, блок режима с выходным ключевым элементом, блок управления, блок питания и узел задержки включения, о т л и ч а ю щ е ее я тем что, с целью увеличения допустимой частоты включения двигателя и сокращения времени переналадки устройства при изме нении требуемой интенсивности торможения, оно снабжено включенной на вход ге нератора импульсов схемой, моделирующей переходные процессы пуска и останова дв гателя, выполненной на базе конденсатора оснащенного зарядкой и разрядной цепями с коммутирующим элементом, причем зарядная цепь подсоединена к узлу задержки включения, а разрядная выполнена с возможностью регулировки и коррекции интенсивности разряда коммутирующим элементом, который соединен с блоком уп равления и с блоком режима. 2.Устройство по п. 1, отличаю щее с я тем, что зар5щная цепь конде

сатора, на базе которого выполнена схема, моделирующая переходные процессы пуска и останова двигателя, состоит из последовательно включенных регулируемого резистора и диода, а также стабилитрона, подключенного параллельно конденсатору, а разрвдная цепь состоит из регулируемого и нерегулируемого резисторов, параллельно которым подключен релейный элемент. соединенный со входом генератора имульсов и транзистора, переход эмиттербаза которого соединен с блоком питания через однофазный выпрямительный мост, выходной ключевой элемент блока режима, добавочный резистор и тиристор- ный оптрон, управляющие цепи которого соединены с блоком управления. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с цепью регулировки и коррекции интенсивности разряда, блок управления выполнен на основе динистора, включенного в диагональ моста, который последовательно с разрядным резистором подключен параллельно конденсатору, имеющему две независимые цепи разряда, каждая из которых состоит из эашунтированных диодом последовательно соединенных регулируемого и нерегулируемого резисторов и стабилитрона и подключена к одному из полюсов источника переменного трапецеидального напряжения, состоящего из последоватепьно включенных источника си Ч соидального налряже- ния блока питания, ограничивающего резистора и двух встречно включенных стабилитронов, а также отсекающего оптрона, включенного в первую диагональ места, вторая диагональ которого подсоединена параллельно стабилитронам, причем управляющая цепь оптрона через выпрямительный мост подключена параллельно разрядному резистору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мейстель А, М, и др, -Комплексные тиристорные устройства для управления асинхронными электроприводами. М., Энергия, 1971, с. 60-70. 2.Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗЕИ 60О-331 ТО Станции управления ТСУР 2100 Запорожского завода Преобразователь.