Устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ О,ЦНОФАЗШ.ЛМ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВН; ГАТЕЛЕН с рабочей и пусковой обмотками , содержащее один коммутатор, вьадолненный н.а коммутационных элементах по однофазной мостовой схеме, од«а диагональ которой подключена к источнику переменного тока, а другая диагональ подключена к рабочей обмотке статора элекгтродвигателя, синхронизатор, вход которого подключен к источнику переменного toка , а выход соединен со счетным входом счетчика импульсов и с одним входом первого элемента И-НЕ, другой вход которого соединён с одними объединенными DK -входами ЗК-триггера и связан с одним выводом источника питания через резистор , а с другим выводом источника питания - через замнкаквдий контакт первой кнопки управления, выход первого элемента И-НЕ соединён со счетным входом ЭК-триггера, выходы которого соединены с одними входами соответствующих двух элементов И, соединенных выходами с управляквдими входами соответствующих коммутационных элeмeнtoв, два дешифратора, которых объединены и подключены к выходу счетчика импульсов, а их выходы соединены с соответствующими входами R -триггера, инверсный выход которого соединен с одним входом второго элемента И-НЕ, соединен .ного другим входом с одним выводом источника питания через резистор . и с другим выводом источника питания через замыкающий контакт второй кнопки управления, выход второго элемента соединен со сче.тным входом Т-триггера и с одним входом . третьего элемента , другой вход которого через первый инвертор сое-динен с разрешающим входом счётчика импульсов, выход третьего элемента И-НЕ через второй инвертор соединен с другими объединеннь1мй входами С/) двух элементов И, четвертый элемент П-НЕ, выход которого соединен с С разрешающим входом счетчика импуль-. сов, -один вход четвертого элемента И-НЕ соединен с выходом счетчика циклов, а другой вход соединён с входом третьего инвертора и через реD зистор с одним выводом источника : питания и через замыкающий контакт N0 третьей кнопки управления с другим Э выводом источника -питания, выход , третьего инвер ра соединен с раз- .- 3 решающим входом счетчика циклов, вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера/другой коммутатору о тNd л и. ч а ю иге е с я тем, что, с целью уменьшения массо-габаритных показателей и повышений надежности, в него введены четвертый и пятый инверторы, пятый и шестой элементы И-НЕ и одновибратор, а другой коммутатор ВЕшолнен на одном, коммутайионном элементе, вход одновибратора соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, а выход соединен, с I управляющим входом другого коммутатора , подключенного к источнику переменного тока через пусковую обмотку однофазного электродвигате

(19) (И) СОЮЗ. СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК з(50 Н 02 Р 7 58

ГОСУДАРСТВЕННсий НОМИТЕТ СССР . IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ...,. ;. ц

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (21) 3314897/24-.07 . (22) 10,07.81 (46) 15.06.83. Бюл. Р 22 (72) Г.A. Крикунчик, 3I.Ä. Дьяков и -В. И. Радин (71) Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудбвого Красного, Знамени электромеханический завод им. Владимира

Ильича (53) 621.313.333.077(088.8) (56) .1. Авторское свидетельство СССР

9 788328. кл. Н (}2 Р,7/58, 1978.

2. Фираго Б.И. и др. Тиристор. ные цихлоконверторы. Минск, 1973, . с. 173-179, 187-191. (54) f57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ОДНОФАЗННМ АСИН)(РОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ с рабочей и пусковой обмотками, содержащее один коммутатор, выполненйый на коммутационных элементах по- одноФазной мостовой схеме, одна диагональ которой подключена к источнику переменного тока, а. другая диагональ подключена к рабочей обмотке. статора электродвигателя, синхронизатор, вход которого подключен к источнику переменного тока, а выход соединен со счетным входом счетчика импульсов и с одним входом первого элемента И-НЕ, дру-. гой вход которого соединен с:одними объединенными )К -входами ,")((-триггера и связан с одним выво.дом источника питания через резис-. тор, а с другим выводом источника питания » через замыкающий контакт первой кнопки управления, выход первого элемента И-НЕ соединен со счетным входом п(-триггера, выходы которого соединены с одними входами соответствующих двух элементов И, .соединенных выходами с управляющими входами соответствующих коммутацион.ных элементов„ два дешифратора, : вкоды которых объединены и подключены к выходу счетчика импульсов, à их выходы соединены с соответствующими входами Щ-триггера, инверсный выход которого соединен с одним входом второго элемента И-НЕ, соединен;ного другим входом с одним выводом источника. питания через резистор и с другим выводом источника питания .через замыкающий контакт второй кнопки управления, выход .второго элемента И-НЕ соединен со счетным входом T-триггера и с.одним входом . третьего элемента И-НЕ, другой вход которого через первый инвертор сое-,, динен с разрешающим входом счетчика импульсов, выход третьего элемента

И-НЕ через второй инвертор соединен g с другими объединеннымИ входами. двух элементов И, четвЕртый элемент

И-НЕ, выход. которого соединей с разрешающим входом счетчика импуль-. С сов, -один вход четвертого элемента

H-HE соединен с. выходом счетчика Я . циклов, а другой вход соединен с входом .третьего инвертора и через резистор с одним выводом источника питания и через замыкающий контакт : третьей кнопки управления с другим выводом источника -питания,: выход третьего инверз)эра соединен с разрешающим входомсчетчика.циклов, вход которого соединен с прямым выходом

А5-триггера другой коимутатрр) о тл и.ч а ю щ"е е с я тем, что, с целью уменьшения массо-габаритных показателей и повышения надежности, в него введены четвертый и йятый инверторы, пятый и шестой элементы

И-НЕ и одновибратор, а другой коммутатор выполнен на одном коммутаЦионном элементе, вход одновибратора соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, а выход соединен.с управляющим входом другого крммутатора, подключенного к источнику переменного тока через пусковую обмотку однофазного электродвигате1023612 ля, и через четвертый инвертор соединен с другими объединенными

ЗК-входами JK -триггера, R и 5 входы которого соединены с выходами пятого и шестого элементов И-НЕ

1 . Изобретение относится к электротехнике,и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов, например в стиральных машинах. 5

Известно устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем, содержащее коммутатор, подключенный к обмотке статора электродвигателя, блок управления, состоящий из двух счетчиков импульсов,,двух элементов И, двух статических триггеров и. счетного триггера, генератора импульсов 1 .

Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для управления однофазным асинхронным . . электродвигателем с рабочей и пусковой обмотками, содержащее один коммутатор, выполненный на коммутационных элементах по однофазной мостовой схеме, одна диагональ которой яодключена к источнику переменного .тока, а другая диагональ подключена к рабочей обмотке статора электродвигателя, синхронизатор, вход которого, подключен к источнику перемен30 ного тока, а выход соединен со ,счетным входом счетчика импульсов и одним входом первого элемента И-НЕ, другой вход которого соединен с одннми объединенными >< -входами 35 М.-триггера и связан с одним выводом источника питания ерез резистор, а с другим выводом истйника питания — через замыкающий контакт кнопки управления, выход первого эле-40 мента И-BE соединен со счетным входом ЭК-триггера, выходы которого соединены с одними входами соответствующих двух элементов И, соединенных выходами с управляющими входами соответствующих коммутационных элементов, два дешифратора, входы которых объединены и подключены к выходу счетчика импульсов, а их выходы соединены с соответствующими входами RS-триггера, инверсный вы--ход которого соединен с одним входом второго элемента И-НЕ, соединен- ного другим входом с одним выводом соответственно, одни входы которых соединены с соответствующими выходами Т-триггера, а другие входы объе- динены и соединены через пятый инвертор с выходом второго элемента И-НЬ.

2 источника питания через резистор и с другим выводом источника питания через замыкающий контакт второй кнопки управления, выход второго .элемен,та и-НЕ соединен:со счетным входом

Т-триггера и с одним входом третьего элемента И-НЕ, другой вход которого через первый инвертор соединен с разрешающим входом счетчика.импуль.сОв, выход третьего элемента И-НЕ через второй инвертор соединен с другими объединенными входами двух элементов И,,четвертый элемент И-НЕ, выход которого соединен с-разрешаю-. щим входом счетчика импульсов, один вход четвертого элемента И-HE соеди нен с выходом счетчика циклов, а другой вход соединен с входом третьего иниертора и через резистор с одним выводом источника питания и.через замыкающий контакт третьей кнонки управления с другим выводом источника питания, выход третьего инвертора соединен с разрешающим входом счетчика циклов, вход которого. соединен с прямым выходом

RS-триггера, другой коммутатор в цепи пусковой обмотки, связанный с выходами элементов и и выполненный по мостовой схеме (2).

Недостатком этого устройства являются большие- массо-габаритные показатели из-за того, что коммутатор в цепи пусковой обмотки статора так же, как и в цепи рабочей обмотки, выйолнен по мостовой схеме и поэтому содержит четыре коммутационных элемента. Увеличенное количество коммутационных элементов снижает надежность работы устройства..

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов устройства и повышеиие надежности его работы.

Это цель достигается тем, что в устройство дпя управления однофазным.асинхронным электродвигателем введены четвертый и пятый инверторы, пятый и шестой элементы И-НЕ и одновибратор, вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, . а выход соединен с управляющим входом. другого коммутатора, выполненного на одном коммутационном элементе и подключенного к источни1023612 ку переменного тока через пусковую обмотку статора однофаэного электродвигателя, и через четвертый

;инвертор соединен с.другими объеди:ненными 3К -входами JK-триггера, Я и S входы которого соединены с. выходами пятого и шестого элементов

И-НЕ соответственно, одни входы которых .соединены с соответствующими выходами T-.òðèããåðà, а другие входы объеДийены и соединены через пятый инвертор с выходом второго элемента И-НЕ.

На фиг. 1 йокаэана блок-схема устройства на фиг. 2 - диаграммы . напряжений на.-элементах устройства. устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем содержит синхронизатор 1, вход которого подключен к источнику пе- ременного тока, а выход соединей со счетным входом счетчика 2 импульсов, дешифраторы 3 и 4,:вхады кото рых соединены с выходом счетчика 2 . импульсов, счетчик .5 циклов, -три гер 6, одновибратор 7, ЭК -триггер 8, RS,-триггер 9, входы которого соединены с выходами дешифраторов 3 и 4, :а прямой выход соединен с входом счетчика 5 циклов, элементы И 10 и

11, одни входы .которых соединены с выходами >< -триггера 8, элемент

И-ЯЕ 12, один вход которого соединен с выходом счетчика 5 цйклов, элемент И-НЕ 13, один вход которого соединен с выходом синхронизатора

1, а.другой вход - с одними объеди«. ненными ЗК-входами - 3K.-триггер 8 и с однйм выводом источника питания через резистор и с другим выводом источника питания через замыкающий: контакт. первой кнопки, элемент

И-НЕ 14, выход которого соединен с входом адновибратора 7, элемент

it-HE 15, один вход которого соединен z инверсным выходом й8.-триггера 9, другой вход через резистор -. с одним: выводом источника питания и через. замыкающий контакт второй хнами управления с другим выводом .источника питания,-. а его выход сое+ динен со счетным входом Т -триггера 6, выходй которого соединены с одними входами соответствующих элементов И-HE 16 и 17, инвертор 18, вход которога. соединен с выходом адновибратора 7, а выход соединен . с другими объединенными Jk -входами .,1к -триггера 8, инжертор 19, вход которого соединен с другим входом элемента И-НЕ 12 через резистор с одним выводом источника пита= ния.и через размыкающий контакт третьей кнопки управления с другим выводом. источника питания, инвертор 20, вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ 12, а выход -с одним входом элемента Й-НЕ 14, выход которого через инвертор 21 соединен с другими объединенными входами элементов:И 10 и 11, другой вход элемента И-НЕ 14 соединен с выходом элемента И-HE 15 и через инвертор 22 с объединенными другими входами элементов И-HE 16 и 17, подключенных выходами к входам R u

: К-триггера 8 соответственно, счетный вход которого соединен с выхо 0 дам элемента И-НЕ 13, разрешающий вход счетчика импульсов соединен с выходом инвертора 19, выходы элементов И 10 и 11 соедийены с управ ляющими входами соответствующих ком 5 мутационных элементов, составляющих. коммутатор 23, выполненный по мостовой схеме, одна диагональ которой подключена к источнику переменного тока, а другая — к рабочей обмотке

24 статора электродвигателя, пуско" вая обмотка 25 которого через ком. мутатор 26 подключена к источнику переменного тока, причем управляюг- щий вход. коммутатора 26 соединен с выходом одновибратора 7.

На фиг. 2 показаны диаграмма 27. напряжения источника. переменного тока, диаграмма 28 напряжения на выходе синхронизатора 1, диаграмма

29 напряжения на выходе RS-триггера 9, диаграмма 30 напряжения на выходе элемента И-НЕ 17, диаграмма 31 напряжения на выходе одновибратара

7, диаграмма 32 напряжения на выходе инвертора 18, диаграммы 33 и 34

З5 .напряжений на выходах элементов И .10 и 11 соответственно, диаграммы

35 и 36 напряжений на пусковой обмот: ке 25 и рабочей обмотке 24 соответственно.

Щ Устройство работает следующим образом.

Выключенное состояние устройства обеспечивается замкнутым состоянием третьей кнопки управления сигнал логического нуля на одном из входов . элемента И-. HE 12 и на входе ииверто- ра 19, а на нх вйходах -,уровень ло гической единицы, - icowopiw запрещается работа счетчика 2 импульсов и устанавливается в нулевое состояние счетчик 5 циклов. На,выходе счетчика 5 циклов в .этом состоянии имеется сигнал логической единицы, . который изменяется на состояние логическога нуля при .достижении счетчиком циклов заранее установленного счета. . Включение устройства s работу осуществляется размыканием кнопки управления. При этом на выходах .60 элемента И-HE 12 и инвертора 19 появляется уровень логического нуля.

Счетчик 2 импульсов обеспечивает двухступенчатое преобразование: импульсы с частотой питающей сети у преобразуются в импульсы с частотой

1023612 кратной частоте питающей сети (диаграмма 28). Затем происходит счет импульсов с периодом 1,28 с.

Эти импульсы поступают с выхода счетчика 2 импульсов на дешифратор 3 первого счета и на дешифратор 4(и -К) счета.

Таким образом, по спаду первого импульса с периодом 1,28 с на выходе дешифратора 3 образуется спад, .соответствующий уровню логического 10 нуля, который держится до окончания .второго импульса с периодом 1,28 с.

Логическим нулем на выходе дешифратора 3 переключается К -триггер 9, и на его выходе появляется сигнал логического нуля (диаграмма 29), который, проходя через логические элементы И-НЕ 14 и 15, запускает одновибратор 7 и через инвертор 21 поступает на объединенные входи логи.ческих элементов И 10 и 11. На выходе элемента И 10 появляется сигнал (диаграмма 33), поступающий на управляющий вход коммутатора 23, Комму. тационные элементы (.симисторы) в одной диагонали моста находятся в проводящем состоянии и подключают рабочую обмотку 24 статора к источнику переменного тока (диаграмма . 36) . . Одновременно с одновибратора 7 поступает. сигнал на управляющий вход коммутатора 26 (симистора), и пусковая обмотка 25 подключается к ис.точнику переменного тока (диаграмма 35) на время, заданное одновибратором. По истечении этого времени 35 пусковая обмотка 25 отключается, и электродвигатель продолжает вращаться за счет электромагнитного ноля, создаваемого рабочей обмоткой 24. При поступлении л - l(-го 4() импульса на вход дешифратора 4 на его выходе появляется импульс логического нуля, которым R5-триг гер 9 переключается в первоначальное состояние, а счетчик 5 циклов 45 переводится в состояние единицы.

Сигнал логической единицы с выхода

R6 "триггера 9 инвертируется элемен,том И-НЕ 15 и через элемент И-НЕ 14 и.инвертор 21 поступает на вход элемента И 10, отключается коммутатор 23, электродвигатель останавливается, наступает пауза. Далее . по спаду импульса на выходе.элемен.та И-НЕ 15 переключается в противоположное состояние Т -триггер 6, т.е, на инверсном выходе этого триггера .появляется сигнал логической .единицы, который поступает на один из входов элемента И-НЕ 17, на другой вход которого во время паузы посту- SQ .пает с выхода элемента И-НЕ 15 через.инвертор 22;также сигнал логичесхой единицы. Следовательно, на выходе элемента И-НЕ 17 во время паузы имеется сигнал логического нуля, который поступает на 6 -вход 7К-триггера 8. 7К-триггер 8 изменяет свое состояние на противоположное. Теперь на прямом выходе К -.триггера 8, имеется уровень логической единицы, а на инверсном — уровень логического нуля. Пауза длится в течение k тактовых счетов. После достижения десятого тактового счета на выходе дешифратора 3 первого счета снова появляется уровень логического нуля.

Этим сигналом переключается -триггер 9, на выходе элемента И-НЕ 14 появляется уровень логической единицы, этот сигнал запускает одновибратор 21.. Сигналом с одновибратора 7 диаграмма 31) на определенное время включается коммутатор 26, который подключает .пусковую обмотку

25 к источнику переменного тока. .Одновременно сигнал логической единицы с выхода инвертора 21 поступает на входы элементов И 10 и 11, а так как только сигнал с прямого выхода ЭК -триггера 8 имеет уровень логической единицы, то на выходе элемента И 11 появляется сигнал логической единицы (диаграмма 34), которым включается в работу коммутатор 23 и подключается рабочая обмотка 24 к источнику переменного тока. Причем полярность подключения рабочей обмотки относительно пусковой изменяется на противоположную ио сравнению с предыдущим циклом. Вследствие этого направление вращения электродвигателя изменяется на противоположное.

После обработки одновибратором 7 заданного времени запуска пусковая обмотка 25 отключается. При достижении шестнадцатого счета на выходе дешифратора 4 (и - К) счета появляется сигнал логического нуля и

g$-триггер 9 перебрасывается в первоначальное состояние. Счетчик 5 циклов переводится в состояние 2 ".

Сигнал логической единицы с выхода К5 -триггера 9 инвертируется элеменИ-НЕ 15 m wepe3 weMeHT И-НЕ 14 и инвертор 21 поступает на вход элемента И 11, отключается рабочая обмотка 24, и электродвигатель останавливается.

При замыкании второй кнопки управления на.однн из входов элемента И-НЕ 15 подается сигнал логического нуля, а на его выходе появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход инвертора 22 и на один иэ Входов элемента И-НЕ 14, йа другом входе которого имеется сигнал логической единицы. Следовательно, на выходах элемента И-НЕ 14 и инвертора 22 сигнал логического нуля независимо от состояния

RS -триггера 9, а на выходах элементов И-HE 16 и 17 - сигналы логической, единицы, которые постоянно на1023612 ходятся на RS-входах ЭК -триггера 8, и его состояние остается неизменным. По снгналу логического нуля с выхода элемента И-НЕ 14 .запускается одновибратор 7, сигналы с которого на время запуска включают коьиутатор 26. Кроме того, сигнал логического нуля поступает на вход инвертора 21,.на выходе которого появляется сигнал логической:единицы. Этот. сигнал поступает на второй .10 вход элемента И.10, .а поэтому включается коммутатор 23 и, соответственно., рабочая обмотка 24 статора электродвигателя.

Переключение полярности .рабочей 15 обмотки 24 относительно пусковойобмотки 25 в этом случае не проис- .ходит, и электродвигатель вращается беэ .паузы и реверсирования.

Работа электродвигателя может .производиться с реверсом и на скорос-.. ти в два раза меньшей номинальной.

При разомкнутом состоянии первой кнопки управления:.сигнал логической единицы образованный подключением к источнику питания через резистор, :поступает на,один из- входов элемен-. .та и-не 13.и на объединенные Зк -вхо.ды М-триггера 8. В этом случае сигнал от синхронизатора 1 поступает на счетный вход К -триггера 8, и снимается запрет иа работу ЗК-триггера. 8 .по.ñ÷åòíoìó входу, так как:

: сигнал. логического. нуля.:на . к -входах заменяется на сигнал логической единицы. По сигналу с дешиФратора 3 35 перебрасывается Щ-.триггер 9. Запускается однавибратор 7, включает.ся коммутатор 26 и, соответственно, - пусковая -обмотка 25 электродвигателя.. Сигнал также поступает на объе- 4п диненные .ЭК-входй К -триггера 8.

При этом уровень логйческого нуля вводится на. изменение .состояния

Ж -триггера 8 по сигналу, поступаю.-. .щему на счетный вход этого триггера на,время, заданное одновибратором 7. .Ракии образом, во время запуска ра8 бочая обмотка 24 питается напряжением с частотой источника перемен-. ного тока. После окончания.запуска иа входе одновибратора 2 появляется. сигнал логического нуля и снимаются управляющие с входа коммутатора 26.

Одновременно на .выходе инвертора 18., появляется сигнал логической единицы, чем снимается запрет на переключение DK-триггера 8 по счетному входу, и 7К -триггер 8 начинает переключаться с частотой в два раза меньше частоты источника переменного тока, и с такой же частотой переключаются коммутационные элементы коммутатора 23, Так как в момент -запуска на инверсном выходе DK -триггера 8 имеется сигнал. логической единицы, то на выходе элемен-. та И 10 — также сигнал, логической, единицы. Коммутационные элементы в одной диагонали мостовой схемы коммутатора .23 включены. После,переключения элемента И-HE 13 на .выходе элемента И 10 появляется.импулье, соответству1ощий уровню логического нуля, а на выходе элемента И 11 импульс, соответствующий.уровню логической единицы. Коммутационные элементы включаются в другой диагонали. мостовой схемы коммутатора 23..Такое переключение коммутационных элементов обеспечивает на рабочей об- . мотке 24.нанряжейие с частотой в два раза меньше частоты источника питания (диаграмма 36), что приводит к уменьшению в два раза частоты вращения электродвигателя.

Таким образом, предложенное уст-. ройство обеспечивает режим пуска, реверса и регулирование скорости электродвигателя в соответствии с заданным циклом работы при уменьшенном количестве коммутационных элементов в цепи обмотки статора, чем достйга- . ется уменьшение массо габаритных показателей электропривода и повыШается надежность его работы.

1023612 фи р.1

Техред И. Костик

Редактор Л. Веселовская

Корректор О. Билак

Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4236/48

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4