Устройство для управления асинхронными короткозамкнутым двигателем Советский патент 1981 года по МПК H02P7/42 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ КОРОТКОЗАМКНУТЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для частотного управления асинхронным короткозамкнутым двигателем, и может быть использовано в системах привода, где требуется регулирование момента на уровне максимального.

Известно устройство для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем, содержащее преобразователь частоты, состоящий из вьшрями.теля и инвертора, блок управления выпрямителем и инвертором, сумматор, датчик скорости, включенный йвоим выходом к одному из входов сумма:тора, и командоап парат, прдсоединенныТй к другому входу сумматора. Устройство осуществляет стабилизацию скорости асинхронного крроткозамкнутого двигателя при определенном значении момента С ЗНедостатком данного устройства является невозможность управления его моментом на уровне максимального, так как известное устройство не позволяет определить на устойчивой или не устойчивой части механической характеристики асинхронного короткозамкнутого двигателя находится его рабочая точка, что не исключает

возможности опрокидывания асинхронного короткозамкнутогб двигателя и, следовательно, не обеспечивает дос-. татрчно .высокой надежности работы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем, содержсццее преобразователь частоты, блок регулирования частоты

10 и напряжения, сумматора, усилитель, элемент сравнения, датчики момента и тока, задатчик интенсивности скорости, соединённый через сумматор со входами блоков регулиррвания частоты и напряжения 2.

15

К числу недостатков устройства . следует отнести невозможности регулирования указанным густройством скорости при поддержании момента асинхронного короткозамкнуто о двигате20ля на уровне максимального, ак как в устройстве отсутствуют элементы, необходимые для определения положения рабочей точки на механической

25 характеристике, из чего следует, что оно не в состоянии определить на устойчивой или не устойчивой части механической характеристики происходит снижение момента, т.е. не исключена возможность опрокидывания

30

асинхронного короткоэамкнутого двигателя, что снижает надежность его работы.

Цель изобретения - повышение надйжности за счет обеспечения максимального значения, момента асинхронного короткозамкнутого двигателя при набросе нагрузки при всех скоростях до остановки двигателя.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем, содержащее преобразователь частоты с блоками регулирования частоты инапряжения, задатчик интенсивности скорости вращения двигателя, соединенный через сумматор со входами блоков регулирования частоты и напряжения, элемент сравнения, датчики момента и тока, введены два фильтра, два дифференцирующих и два пороговых элемента, логический элемент И, реле причем выход датчика тока через фильтр, дифференцирующий элемент, пороговый элемент связан с одним из входов логического лемента И, другой вход которого подключен через второй пороговый элемент, второй дифференцирующий элемент, второй фильтр к датчику момента, а выход логического элемента И подсоединен к реле, второй вход сумматора через замыкающие контакты реле и элемент сравнения соединен со вторым фильтром.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем.

Устройство содержит задатчик 1 интенсивности скорости, подсоединенный к одному из входов сумматора 2, выход которого подключен на вход регулятора 3 частоты и напряжений, связанный со входом преобразователя 4 частоты.Выход преобразователя 4 частоты подключенко входу асинхронного короткозамкнутого двигателя 5, к которому подсоединен датчик 6 тока и датчик 7 момента. Датчик 6 тока последовательно соединен с фильтром 8, выход которого связан со входом . дифференцируквдего элемента 9, свяванного с пороговьм элементом 10, который своим выходом подсоединен к одному из входов логического элемента И 11. Выход датчика 7 момента подключен ко вхвду второго фильтра 12, имеющего два выхода, один из которых подсоединен ко второму дифференцирующему элементу 13, своим выходом связанного со вторым пороговым элементом 14, который, в свою очередь , подключен ко второму входу логического элемента , И 11. Выход логического элемента И 11 соединен со входом релейного элемента 15, который имеет замыкающие контакты 16, которые, с одной стороны, связаны через элемент 17 сравнения с выходом второго фильтра 12, ас другой через усилитель 18 со вторым входом сумматора 2.

Устройство работает следующим образом, j

Сигнал заданной скорости подается на вход задатчика 1 интенсивности, который определяет темп нарастания во времени частоты тока статора асинхронного короткозамкнутого двигателя 5. Сигнал с выхода задатчика 1 интенсивности-скорости подается на вход сумматора 2. На второй вход сумматора 2 подается сигнал обратной связи с усилителя 18, который формируется таким образом, чтобы при набросе нагрузки, превышающей максимальный момент асинхронного короткозамкнутого двигателя 5, обеспечить при снижении скорости вплоть до остановки значение момента, близкое к максимальному. Для его фО 4ирования используется датчик б тока и датчик 7 момента, сигналы которых проходят через фильтры 8 и 12 для сглаживания высокочастотных составляющих спектра колебаний момента и тока, обусловленных высокочастотными колебаниями статического момента или переходными процессами, возникающими в процессе, регулирования момента. Сигнал с выходов фильтров 8 и 12 подается на дифференцирующие элементы 9 и 13, которые определяют знак прбизводной момента и тока.

При нормальном режиме работы, когда асинхронный короткозамкнутый двигатель работает на устойчивой части механической характеристики при увеличении статического момента, выполняется условие dW ,п

где .производная по моменту, а - -производная по току статора двигателя.

В этом случае сигналы, соответствующие и , с выхода диф ференцирующих элементов 5 и 13 идут .на вход пороговых элементрв 10 и 14 с вькода которых они приходят на два входа логического элемента И 11. Использование пороговых элементов 10 и 14 обусловлено необходимостью стандартизации сигналов, приходящих на входы логического элемента И 11 по величине и знаку, а также возможностью дополнительной фильтрации высокочастотных составляющих момента и тока, прошедших через фильтры 8 и 12. Поскольку сигналы, пришедшие на оба входа логического элемента И 11, одинаковые по знаку, на его выходе не появляется сигнал, а замыкающий контакт.16 реле 15 не изменяет своего состояния. Сигнал на выходо сумматора 2 остается неизменным, соответственно остается неизменным сигнал с выхода регулятора 3 частоты и напряжения и частота на выходе преобразователя 4 частоты. Увеличение статического момента отрабатывается асинхронным короткозамкнутым двигателем 5 при неизменной механической характеристике до момента, пока рабочая точка не прой дет точку механической характеристи ки , соответствующую критическому скольжению. По прохождении точки критического скольжения асинхронный короткозамкнутый двигатель 5 начина ет работать на .неустойчивой части механической характеристики, В этом случае имеет место условие 4г Сигналы, соответствующие О и 4470, полученные на выходе дифференцирующих элементов 9 и 13, через порогов элементы 10 и 14 приходят на два вх да логического элемента И 11, в результате чего на его выходе появится сигнал. Этот сигнал подается на реле. 15, что приводит к замыканию его замыкающего контакта 16, через который на вход усилителя 18 с элемента 17 сравнения приходит сигнал, разности , где напря жение , соответствующее максимальном моменту, а и - напряжение, соответствующее текущему момету асинхронно короткозамкнутого двигателя 5. Усиленный сигнал Uyy,- и подается как сигнал отрицательной обратной связи на вход сумматора 2, что вызывает уменьшение результирующего сиг.нала, приходящего на блок 3 регулятора частоты и напряжения, и в свою очередь приводит к снижению частоты на выходе преобразователя.4 частоты Механическая характеристика смещается вниз до тех пор, пока рабочая точка асинхронного короткозамкнутого двигателя 5 не попадает на ее рабочую часть. Предлагаемое устройство позволяет за счет такого выполнения осуществлять переход с характеристики на характеристику при понижении частоты при значении момента близком к максимальному М,, что,,повышая устойчивость работы, увеличивает надежность работы асинхронного короткозамкнутого двигателя. Формула изобретения Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем, содержащее преобразователь частоты с блоками регулирования частоты и Нс1пряжения задатчик интенсивности скорости вращения двигателя, соединенный через сумматор со входами блоков регулирования частоты и напряжения, элемент сравнения, датчики момента и тока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет обеспечения максимального значения момента асинхронного короткозамкнутого двигателя при набросе нагрузки на всех скоростях до остановки двигателя, снабжено двумя фильтрами, двумя дифференцирующими элементами, двумя пороговыми элементами, логическим элементом И, реле, причем выход датчика тока через фильтр, дифференцирующий элемент, пороговый элемент связан с одним из входов логического элемента И, другой- вход которого подключен через второй пороговый элемент, второй дифференцирующий элемент, второй фильтр) к датчику момента, а выход логического элемента И подсоединен к реле, второй вход сумматора через замыкающие контакты реле и элемент сравнения соединен со вторым фильтром. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Булгаков Л.А. Частотное управение асинхронными электродвигатеями. М., Изд-во АН СССР, 1955, с. 260, рис. 6.496. 2.Сандлер А.С. и др. Автоматиеское частотное управление асинхроными двигателями. М., Энергия, 974, с. 37-41, рис. 2-4.