Устройство для регулирования скорости асинхронного электродвигателя

 

О П И С А Н И Е <»>IOOI4IO

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советсимк

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 29.06.81(21) 3309385 24 07 р11М. gg.

3 с присоединением заявки М—

Н 02 P 5/28

ГееудаРстеелкьй кенлтет (23) Приоритет—

Опубликовано 28.02.83. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 28.02.83 (53) УДК621.313. . 333. 1.077. (088.8) IN делан лзееретеккк и етернтий (72) Авторы изобретения В. М, Чермалых, Ю. B. Гуцзь и олинский

Киевский орцена Ленина политехн й, институт им. 50 летия Великой Октябрьской социалисФЪческой / революции (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ

АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к элекгротех нике и можег быть использовано в элек-, тропривоцах общепромышленных механизмов.

Известно устройство цля регулирования скорости асинхронного элекгроцвигателя, соцержашее тиристорные коммутаторы в цепи обмотки сгатора и в цепи ротора электродвигателя, блок импульсно-фазового управления, подключенный выхопами к тиристорным коммутаторам, цагчик скорости электродвигателя, соециненный с входом блока импульсно-фазового управ. пения 1) .

Нецосгатком данного устройства является сложность системы управления цля двух тиристорных коммутаторов, которая содержит разцельные каналы формирования управляющих импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство цля регулирования скорости асинхронного эле ктроавига го ля, г содержащее резисторы, соециненные звезцой и подключенные к обмотке ротора

2 электродвигателя, тиристорный коммутатор, поцключенный параллельно резисто paw, т"„и блока импульсно-фазового управления, выполненные из послецовательно соединенных блока синхронизации, гене5 ратора пилообразного напряжения, нульоргана и формирователя импульсов, соединенного выхоцом с управляющим вхопом тиристорного коммутатора, параллельно которому. подключен вхоц блока синхрони зации, сумматор, опии ахоп когорого соединен с первым выхопом блока задания, другой вхоц соецинен с цагчиком скорости элекгроцвигателя, а выхопс входом регулятора скоростиГ 2) .

Нецостагком известного ус гройсгва является то, что регулирование скорости элекгроцвигагеля осуществляется в области большого скольжения, а в области малых скольжений из-за низкой частоты напряжения в обмотке ротора блок импульсно-фазового управления рабогаег неустойчиво. При выходе из строя элементов блока импульсно-фазового управления

10 ф органа 11 и формирователя 12 импульсов, резисторы 13 в цепи обмотки ротора подключен тиристорный коммутатор 14 и ахоп блока 9 синхронизации блока 8 им» пульсно-фазового управления, управляющий вхоц тиристорного коммутатора 14 соецинен с выхоцом формирователя 12 импульсов и с выходом релейного блока 7, выход регулятора 5 тока соединен с другим вхопом нуль-органа 11 блоков 8 импульсно-фазового управления. Обмотка статора электропвигагеля 15 подключены к источнику переменного тока. Релейный блок 7 соцержиг цва операционных усилителя 16 и 17, охваченные положительной обратной связью, инвертируюшие входы которых соединены с выхоцом регулятора 5 тока, а неинвертирующие входы поцключены к регулируемым источникам опорного напряжения. Выходы операционных усилителей 16 и 17 через циоцы соединены с базами соответствук щих транзисторов. 18 и 19, работающих

B ключевом режиме. В коллекторные цепи транзисторов 18 и 19 включены катушки реле 20 и 21, контакты когорых включены в цепи управления тиристорным коммутатором 14.

С выхоцом датчика 4 скорости электродвигателя соединен ахоп усилигеля

22, выход которого соединен с цругим вхоцом генератора 10 пилообразного напряжения блоков 8 импульсно-фазового управления, а также выход датчика 4 скорости электроцвигателя соецинен через пороговый элемент 23 с другим вхоцом релейного блока 7.

Усгройство рабогаег следующим образом.

На входы сумматора 2 подаются напряжения с первого выхода блока 1 задания и с цагчика 4 скорости элекгродвигателя, когорые пропорциональны, соответственно, зацаваемой и действительной скорости элекгроцвигателя 15. Сиг» нал ошибки с выхоца сумматора 2 поступает на вход регулятора 3 скорости, выхопной сигнал которого, зависящий ог точности воспроизведения заданного закона скорости, подается на вход регулятора 5 тока. На другие входы регулятора 5 тока поцаются соответсгвенно сигналы ,с выхопа цатчика 6 тоха элекгродвигателя и цругого выхода блока 1 зацания, который пропорционален цинамической составляющей тока (требуемому ускорению) асинхронного электродвигателя 15. Управляющее воздействие с выхода регулятора

3 10014 ус",ðîéñòâî становится неработоспособным, так как теряет управляемость тиристорный коммутатор. Известное устройство электроцвигателя, параллельно которым при использовании регулятора скоросги в замкнутой системе регулирования с запаздыванием отрабатывае г возмущающие и задающие воздействия, что снижает точность поддержания заданной скорости и соответственно диапазон регулирования.

Бель изобретения — расширение диана» g зона регулирования скорости электродвигателя и повышение надежности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство цля регулирования скорости асинхронного электродвигателя введены датчик тока электродвигателя, регуля тор тока и релейный блок, выход когорого соединен с управляющим входом тиристорного коммутатора, а его вхоц соединен с цругим входом нуль-органа блоков импульсно-фазового управления и с выходом регулятора тока, оцин вход которого соединен с датчиком тока электродвигателя, второй вход соединен с выходом регулятора скорости, а третий axonс другим выхоцом блока зацания.

Устройство также содержит усилигель, ахоп которого соединен с датчиком сксьрости асинхронного электроцвигателя, а выхоц соединен с цругим вхоцом генератора пилообразного напряжения блоков импульсно-фазового управления.

Кроме того, устройство содержит пороговый элемент, вхоц которого соецинен с цатчиком скорости электродвигателя, а выхоц соединен с другим вхоцом релейного блока.

На фиг. 1 показана блок-схема прецлагаемого устройства," на фиг. 2 - схема релейного блока, на фиг. 3 — схема включения усилителя, на фиг. 4 - схема порогового элемента.

Устройство соцержиг блок 1 зацания, один выход которого соецинен с вхопом сумматора 2, подключенного выходом к, входу регулятора 3 скорости, а другим вхопом - к датчику 4 скорости электродвигателя, регулятор 5 тока оцним вхоцом соецинен с патчиком 6 тока электроцви.гагеля, вторым вхоцом соединен с выходом регулятора 3 скорости, а третьим . входом - c другим выхоцом блока 1 задания, релейный блок 7, вход которого соепинен с выходом регулятора 5 тока, три блока 8 импульсно-. фазового управления, состоящие из послецовательно соециненных блока 9 синхронизации, генератоpalO пилообразного напряжения, нуль1410 6 3 скорости) задающее воздействие на

S0 этом тиристоры открываюгся поочерецно в каждую полуволну фазного напряжения при перехоце его через нуль, чем обеспечивается постоянное шунтирование резисгора 13 в каждой фазе рогоза

SS электродвигателя 15. Ток в цели обмогки ротора, ускорение и скорость электродвигателя возрастает, чго приводит к увеличению сигналов на выходах цагчиков 4

5 100

5 тока подается на управляющие входы всех блоков 8 импульсно-фазового управления (вхоцы нуль-органов 11). На вхоц нуль-органа 11 поцается напряжение с выхода генератора 10 пилообразного напряжения, который запускается блоком

9 синхронизации при перехоце полуволны соответствующего фазного напряжения через нуль. Когда напряжение пилоцбразной формы на оцном входе нуль-органа

11 станет равным напряжению управления на его цругом входе, то формирователь 12 вырабатывает управляющий импульс, который поступает в управляющую цепь тиристорного коммутагора 14. Or» крываясь, коммутатор 14 щунгирует параллельно включенный ему резистор 13 в соответствующей фазе роторной цепи в каждый полупериоц фазного напряжения.

При этом изменяется результирующий ток в цепи обмотки ротора электроцвигагеля

15, обеспечивая задаваемые блоком 1 законы изменения скорости и ускорения.

В процессе регулирования скорости электродвигателя 15 регулятор 5 тока совместно с цагчиком 6 тока обеспечивают быструю отработку воэмушаюших и задающих воэцействий. При цействии возмущающих возцействий изменяется прежце всего тьл электроцвигателя и, слецовагельно, сигнал на выходе датчика

6 тока и вхоце регулятора 5 тока. На выхоце регулятора 5 тока формируется управляющий сигнал, который через блоки

8 импульсно. фазового управления воздействует на тиристорный коммутатор 14, изменяющий величину тока ротора электроцвигателя 15 цо прежнего уровня.

Устройство регулирования скорости элекгроцвигагеля построено,. по цвухканальному принципу, в когором на вхоцы регулятора 5 тока поцаюгся сигналы, как с регулятора 3 скорости, гак и непосрецсгвенно с цругого выхоца блока

1 зацания, алгебраическая сумма которых является зацаюшим возцействием регулятора тока. Зацаюшее возцейсгвие по ускорению (цинамической составляющей тока), которое поцаегся на третий вход, регулятора 5 тока, повышает быстродействие устройства и точность регулирования скорости. Так, например, при разгоне элекгродвигателя 15 с линейным законом изменения скорости в начальный момент времени уровень сигнала зацания скорости на первом выхоце блока 1 небольшой. Из за конечного значения чувствительности реальных элементов устройства (сумматора 2, регулятора

45 выходе регулятора 3 скорости появится с некоторым запаздыванием во времени относительно сигнала на первом выходе блока зацания, что неблагоприятно сказы. вается на быстродействии и точности регулирования скорости. Однако сигнал на втором выхоце блока 1 зацания и, слецовательно, на третьем входе регулятора 5 тока является постоянным по величине и равен проиэвоцной по времени от сигнала на его первом выхоце. Регулятор 5 тока раньше включится в рабо ту, обеспечивая требуемый закон - изме нения скорости электродвигателя 15.

С выхода регулятора 5 тока управляющий сигнал поступает также на вход релейного блока 7, имеющего зону нечувствительности (инвертирующие вхоцы операционных усилителей 16 и 17, работа1 юших в релейном режиме). Если абсолюъная величина сигнала на вхоце pemЛного блока 7 меньше его порога срабатывания, т.е. меньше опорных напряжений, подаваемых на неинвертирующие входы усилителя 16 и 17, го напряжение на их выходах будут соответственно огрицательной и положигельной полярностей. Поэто му транзисторы 18 и 19 заперты, а электромагнитные реле 20 и 21 обесточены, При этом регулирование скорости электроцвигателя 15 осуществляется тиристорным коммутатором 14 с фазовым управлен ие м.

Если вхоцной сигнал релейного блока

7 больше его порога срабатывания и положительной полярности, что соответст вуег превышению сигнала задания по то ку на вхоце регулятора 5 тока нац дейст вительным значением сигнала с выхода датчика 6, то на выходе операционного усилителя 17 появляется напряжение отрицательной полярности. Транзистор

19 отпирается и реле 21 срабатываег.

При применении в качестве коммугатора

14 цвух встречно-параллельно соединенных тиристоров их управляющие электроцы контактными группами реле 21 отклю. чаются or выхоца формирователя 12 им пульсов и соециняюгся между собой. При

7 10 )1410

Управляюший сигнал В режиме фазового управле ния точность

5 тока уменьшаеъ4 регулирования снижается в связи с измегся меньше порога нением амплитуды и частоты ЭДС обмотго блока 7, то ки ротора. Генератор 10 пилодбразного е 21 ооесточивает напряжения запускается блоком 9 синматически перево- хронизации при переходе полуволны фазого управления rw ного напряжения через нуль, частота коорами 14. торого уменьшается при увеличении скороал релейного блока сти электродвигателя 15. Для обеспече4 срабатывания и ог 10 ния постоянной амплитуды напряжения ти, что соогветсгву- развертки на другой.вход генератора 10 ла с выхопа датчи«пилообразного напряжения через усилитель ом задания по току, 22 (фиг. 3) подается напряжение, проонного усилителя по рциональное скорости эле кг род вигате ля, ение положительной; IS с полярностью, противоположной полярносор 18 отпирается ти опорного напряжения генерагора 10. ет. его контактные Суммарное напряжение, подаваемое на равляюшие электроды ахоп генератора 10 пилообразного напряатора 14 от выхо- жения, уменьшается с увеличением скорос

2 импульсов. Тирис» 20 ти двигагеля и, при опрепеленном выборе

4 закрыт и не шун коэффициента передачи усилителя 22,, что приводит к амплитуда пилообразного напряжения не ра и замедлению меняется при изменении времени раэверт. Сигналы на выхопах ки. Если напряжение на выходе пагчика к рости и тока умень-72S 4 скорости меньше напряжения срабатысигнал на выходе вания порогового элемента 23,то управеньшаегся по абсо- ляюший сигнал с выхода регулятора 5 огпа он становится тока не поступает на инвертируюший вход гывания релейного операционного усилителя 17 и электромаг переводится в режим 3ф нитное реле 21 обесточено. Этим предтиристорным комму- отврашаегся воэможность полного шунтирования коммутаторами 14 резистора 13 реплагаемое устрой- в начальный период пуска электропвигарежима регулиро- теля 15 (при малых скоростях) и, слепородвигагеля 15. з вательно, обеспечивается ограничение гпа управляюшее пусковых токов через управляемые вене регулятора 5 тока тили коммутатора 14. тывания релейного Таким образом, предлагаемое устройсг осуществляет pery- ho обеспечивает широкий диапазон регулиутем фазового управ- о рования скорости электродвигателя, гак ммугагора 14. Во как устойчивая работа электродвигателя абсолютная вели- возможна в обласги малых скольжений здейсгвия на выходе при релейном режиме работы тиристорвышает порог сра- ного коммутатора. Переход в релейный б ока 7, устройство 45 р жим р боты у есг яегся также при регулирование неисправности блока импульсно-фазового геля 15 при периопи. управления, чем повышается напежность зисто ов 13 в це- работы устройства. и 6 скорости и тока. на вьгкопе регулятора ся и, если он станови срабатывания релейно электромагнитное рел ся и устройство авто дигся в режим фазов рисгорными коммутат

Если входной сиги

7 болыне его порога риц&тельной полярнос ет превышению сигна ка 6 тока над сигнал то на выходе операци

16 появляется напряж и оп ярности. Т ранзист и реле 20 срабатыва группы отключают уп всех тиристоров коммут па формирователей 1 торный коммутатор 1 тирует резисторы 13 уменьшению тока ротс электродвигателя 15 датчиков 4 и 6 ско шаются. Управляюший о регулятора 5 тока ум люгной величине и, к, меньше порога сраба блока 7, устройство фазового управления татором 14.

Таким образом, и ство обеспечивает пва ванЪя скорости элекг

Впервом режиме,,ко воздействие на выход меньше порога сраба блока 7, устройство лирование скорости п ления тиристорами ко втором режиме, когда чина управляюшего во регулятора 5 тока пре батывания релейного обеспечивает релейное скорости электродвига ческом шунтировании ре р пях обмотки ротора, В этог режим предлагаемое усгройство автоматически переводится при пейсгвии значительных по величине воэмушаюших и задающих воздействий для быстрой их отработки. Поскольку этот режим рабогы осушествляегся без использования блоков 8 импульсSS но«фазового управления, то устройство выполняет свои функции и при их неисправности или нарушении синхронизации в области номинальной скорости.

Формула изобретения

1. Устройство пля регулирования скорости асинхронного электродвигателя, сопержашее резисгоры, соединенные

Звездой и подключенные к обмотке ротора электродвигателя, тиристорный коммутатор, подключенный параллельно резисторам, три блока импульсно-фазово»

9 100 го управления, выполненные из последова тельно соециненных блока синхронизации, генератора пилообразного напряжения, нуль органа и формирователя импульсов, соединенного выходом с управляюшим

ВхоаоМ тиристорного коммутатора, параллельно которому подключен вход блока синхронизации, сумматор, один вхоц которого соецинен с первым выхоцом блока задания, другой вход соединен с датчиком скорости электродвигателя, а выхоц - с вхоцом регулятора скорости, о т л и ч аю ш е еся тем,,что,,с целью расширения циапазона регулирования скорости и повышения надежности работы, в него ввецены цатчик тока электродвигателя, регулятор тока и релейный блок, выхоц которого соецинен с управляюшим входом тиристорного коммутатора, а его ахоп соецинен с другим входом нуль-органа блоков импульсно-фазового управления и с выхоцом регулятора тока, оцин вход которого соединен с пагчиком тока

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2о 1. «Электричество", 1974, М 12, с. 42-45.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 758453, кл. Н 02 P 5/28, 1977.

1410 10 электродвигателя, второй ахоп соединен с выходом регулятора скорости, а третийс другим выхопом блока задания.

2. Устройство по п, 1, î r л и ч аю ш е е с я тем, что в него ввепен усилитель, ахоа которого соецинен с цатчиком скорости электродвигателя, а выход сое динен с другим вхопом генератора пило образного напряжения блоков импульсно фазового управления.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что в него введен поро говый элемент, sxoa которого соединен с датчиком скорости электроцвигателя, а выхоп соединен с другим входом ре« ,лейного блока, 100f 410 (put 2 фиг. Ц

Составитель В. Боев

Рецакгор Н. Ковалева Техрец Т.фанта Корректор А. Дзятко

Заказ 1440/71 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по цепам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., q, 4/5

Филиал ППЛ Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4