Устройство для импульсного регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСЯОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, соде якащее в цепи статора электродвигателя управляемый коммутатор с блокакш управления , блок синхронизации, датчик и задатчик частоты вршцения/ выходы которых соединены с входами элемента сравнения Форлвдрователь импульсов , входом связанный с источником питания, а выходом 1ереэ счетчик импульсов - с R-входом RS-триггера, отличающееся тем, что, с Целью увеличения срока службы путем снижения динамических перегрузок, в него введены три синхронных (тактируемых ) . RS -триггера, три элемента 2 ИЛИ и один элемент 3 ИЛИ, управляемый ключевой элемент, два элемента задержки, один из которых уп-j равляе14 й, элемент сравнения снабжен блокирукицим входом, связанным с 3 -выходом RS-триггера, который соединен также с управляющим входом управляемого элемента задержки и R-входом каждого из трех.синхронных (тактируемых) RS-триггеров,S -входы которых соединены с Q-выходом RS триггера , а С-входы соединены соответственно с выходами трех элеыентоз 2 ИЛИ, один вход каждого иэ которых соединен с соответствующими выходами блока синхронизации, а другой вход каждого из трех элементов 2 ИЛИ соединен с выходом дС угого элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента 3 ИЛИ и с входом управляемого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключевого элемента, через котогилй вход блока синхронизации связан с источником питания, выходы синхронных (тактиpyeNbix ) KS -триггеров соединены с соответствуюадми управляющими входами блоков управления коммутатора в цепи статора, выходы которых свяю tc ю заны соответственно с входами элемента 3 ИЛИ. о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUNI

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 02 Р 40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЕЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРО ЮМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 3455914/24-07 (22) .22.06.82 (46) 07.02 ° 84. Бюл. Р 5 (72) С.В.Кольцов и И.К.Хрусталев (71) Могилевский машиностроительный институт (53) 621.316.717(088.8) (56) 1..Авторское свидетельство, СССР

9 600681, кл. Н 02 P 5/40, 1975 °2. Авторское свидетельство СССР

Р .636762, кл. Н 02 Р 5/40, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ АСИНХ"

; РОННОГО.ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее в цепи статора электродвигателя управляемый коьвеутатор с блоками управления, блок синхронизации, датчик и задатчик частоты вращения, выходы которых соединены с входами элемента сравнения, формирователь импульсов, входом связанный с источником питания, а выходом через счетчик импульсов - с Р -входом RS -триггера, о т л и ч а ю щ e e с я тем, что, с целью увеличения срока службы путем снижения динамических перегрузок, в него введены три синхронных (такткруелых) . ЯЭ -триггера, три элемен-. та 2 ИЛИ и один элемент 3 ИЛИ, уп- равляемый ключевой элемент, два эле.„SU„„1Q72226 A мента задержки, один иэ которых уп-, равляеьий, элемент сравнения снабжен блокирующим входом, связанным с 4 -выходом RS -триггера, который соединен также с управляющим входом управляемого элемента задержки и

R-входом каждого из трех синхронных (тактируемых) RS-триггеров,5 -входы которых соединены с Я-выходом Язтриггера, а С -входы соединены соответственно с выходами трех элементов

2 ИЛИ, один вход каждого из которых соединен с соответствующими выходами блока синхронизации, а другой вход каждого из трех элементов 2 ИЛИ соединен с выходом другого элемента задержки, вход которого соединен Е

С2 с выхсдом элемента 3 ИЛИ и с входом управляемого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключевого элемента, через который вход блока синхронизации связан с источником питания, выходы синхронных (тактируемых) Я5 -триггеров соединены с соответствующими управляющими входами блоков управления коммутатора в цепи статора, выходы которых связаны соответственно с входами элемента 3 ИЛИ.

1072226 чик импульсов с R-входом RS-триггера, введены три синхронных (тактнруемых) RS-триггера, три элемента

2 ИЛИ и один элемент 3 ИЛИ, управляемый ключевой элемент, два элемен5 та задержки, один из которых управляемый, элемент сравнения снабжен блокирующим входом, связанным с

5.-выходом RS-триггера, который соединен также с управляющим вхо)0 дом управляемого элемента задержки и R-входом каждого из трех синхронных (тактируемых). RS-xparrepgs, S-входы которых соединены с Q-выходом RS-триггера,. а С-входы соединены соответственно с выходами трех элементов 2 ИЛИ,один вход каждого из которых соединен с соответствующими выходами блока синхронизации, а другой вход каждого из трех элементов 2 ИЛИ соединен с выходом другого элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента

3 ИЛИ и с входом управляемого элемента задержки, выход которого соединен с .управляющим входом управляемого ключевого элемента, через который вход блока синхронизации связан с источником питания, выходы синхронных (тактируемых) RS-триггеров соединены с соответствующими управляю30 щими входами блоков управления коммутатора в.ецепи статорар Выходы которых связанны соответственно с вхо,дами .элемента 3 ИЛИ.

1На чертеже изображена схема уст35 ройства для импульсного регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя.

Устройство для импульсного регулирования частоты вращения асинхрон40 ного электродвигателя содержит управляемый коммутатор 1 в цепи

Изобретение относится к электротехнике и может. быть использовано при создании электроприводов с асинхронным электродвигателем, питаевым от источника электроэнергии через управляемый коммутатор, позволяющий осуществить детерминированную коммутацию обмоток статора в процессе импульсного регулирования,в заданном диапазоне частот вращения ротора, для механизмов,со спокойным характером нагрузки и значительными маховыми массами, например сепараторы, центрифуги и др.

Известно устройство для импульсного регулирования частоты вращения . асинхронного электродвигателя, содержащее тиристорный коммутатор в цепи статора, управляющие электроды: которого подключены к выходу усилителя-переключателя, датчик и задатчик частоты вращения, выходы. кото-. рых подключены к входам элемента сравнения в блоке задержки jl).

Недостатком известного устройст. ва является одновременная коммута-, ция всех обмоток статора, что приводит к возникновению апериодических составляющих электромагнитного момента, вызывающих динамические перегрузки в трансмиссии рабочего механизма.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для импульсного регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя, содержащее в цепи статора управляемый коммутатор с блоками управления, блок синхронизации, датчик и задатчик частоты вращения, выходы которых соединены с входами элемента сравнения, формирователь импульсов, входом связанный с источником питания, а выходом — через счетчик импульсов с R-входом RS-триггера(23 .

Недостатком известного устройства . является одновременная коммутация обмоток статора, что сопровождается-апериодическими составляющими электромагнитного момента, приводящими к динамическим перегрузкам. 50

Цель изобретения — увеличение срока службы путем снижения динамических перегрузок.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для импульсного 55 регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя, содержащее в цепи -статора электродвигателя управляемый коМмутатор с блоками управления, блок синхронизации, дат- 60чик и задатчик частоты вращения, выходы которых соединены с входами элемента сравнения, формирователь импульсов, входом связанный с источ ником питания, а выходом через счет- SS обмоток статора асинхронного электродвигателя 2, датчик 3 частоты вращения, задатчик 4 частоты вращения, выход которых соединены с двумя входами элемента 5 сравнения честот, который снабжен блокирующим входом, счетчик 6 импульсов, подключенный к источнику питания через Формирователь 7 импульсов, выход счетчика 6 подключен к R-входу установки в нуль

RS-триггера 8, й-выход которого соединен с блокирующим входом элемента

5 сравнения, блоки 9 — ll -управления, подключенные выходами на входы тирис,-. торного коммутатора 1 и элемента

3 ИЛИ 12, входами — к выходам синхронных (тактируеьых) RS-триггеров

13 — 15 соответственно, S-входы установки в единицу которых соединены с

Q-выходом RS-триггера 8, à R-входы установки в нуль — с 9-выходом

RS-триггера 8, тактовые С-входы соединены с выходами элементов 2- ИЛИ

16 - 18. К входам элементов 2 ИЛИ

16 - 18 подключены выходы элемента

1072226

5.

l9 задержки и блока 20 синхронизации, связанного с источником питания через ключ 21, выход элемента 3 ИЛИ 12 подключен на вход элемента 19 задержки и через элемент 22 задержки подключен на управляющий вход управляемого ключа 21, а выход элемента 5 сравнения частот подключен на вход

R установки в единицу RS-триггера 8 инверсный выход Q которого соединен с управляющим вхОдом элемента

22 задержки. Управляемый коммутатор

1 выполняется на тиристорах или симисторах и вместе с блоками 9 - 11 управления, образует управляемый силовой блок 23, специальное управление которым позволяет осуществить детерминированную коммутацию обмоток статора. При этом управляемый силовой блок 23 может быть также включен в рассечку нулевой точки обмоток статора при соединении их звездой или последовательно с каждой из об-. моток статора при соединении их треугольником.

Устройство для импульсного регу лирования частоты вращения асинхронного электродвигателя работает следующим образом.

Включение электродвигателя 2 осуществляется переводом RS-триггера 8 в единицу. При этом импульс напряжения с его выхода поступает на входы S установки в единицу синхронных

RS-триггеров 13 - 15. На выходах триггеров 13 - 15 единичный сигнал отсутствует до появления на тактовых С-входах. импульсов напряжения с. элементов 2 ИЛИ 16 — 18, которые поступают на них с выхода блока 20. синхронизации, связанного с источником питания. Два триггера, например

13 и 15, переводятся в состояние с единичным сигналом на выходе, под действием которых блоки 9 и 11 управления вырабатывают и подают на управляющие электроды тиристофов коммутатора 1 управляющие импульсы, вследствие чего обеспечивается подключение двух обмоток статора к источнику питания в момент максимума линейного напряжения между ними.

Одновременно управляющие импульсы поступают на входы элемента

3 ИЛИ, с выхода которого импульсы напряжения подаются на входы элементов 19 и 22 задержки, последний из которых управляет ключевым элементом 21, который отключает блок 20 синхронизации от источника питания, например сети переменного тока.

Элемент. 22 задержки работает таким .Образом, что задержка времени отсчитывается им только после воздействия на его управляющий вход импульса напряжения с Q-выхода триггера 8.

После поступления импульса напряже. ния на вход элемента 19 задержки последний обеспечивает задержку своего выходного сигнала иа 90 эл.град.

Этим обеспечивается подключение третьей обмотки статора к соответъ ствующей фазе иаточника питания в момент прохождения ее фазного напряжения через максимальное значение. В этом состоит принцип детерминированной коммутацин обмоток статора.

Формирователь 7 импульсов преобразует синусоидальное напряжение сети, поступающее на его вход, в последовательность прямоугольных импульсов, которая поступает на вход счетчика 6 импульсов при переполнении которого на R-вход RS-триггера 8 поступает импульс напряжения, переводящий триггер 8 в нулевое состояние, приводящее к снятию управляющих импульсов с коммутатора 1 и отключению обмоток статора асинхронного двигателя 2 от источника питания.

Таким образом, регулируя емкость счетчика 6, можно установить верхнюю границу регулирования частоты вращения вала электропривода. При этом с инверсного Q-выхода триггера на блокирующий вход .элемента 5 сравнения поступает сигнал, разрешающий сравнение частот вращения: измеренной датчиком 3 и поступающей с выхада эадатчика.4, последняя из которых определяет нижний .предел изменения частоты вращения в заданном диапазоне регулирования. Этим обеспечивается регламент паузы, во время которой электродвигатель отключен от источника питания. При уменьшении частоты вращения ниже частоты, поступающей с выхода задатчика 4, поступает импульс напряжения с выхода элемента 5 сравнения на S-вход

RS-триггера 8, переводящий его снова в единичное состояние, являющееся начальной стадией детерминированного подключения обмоток статора к источнику питания, описанного выше.

Так процесс повторяется для каждого подключения. Задержка времени, отсчитываемая элементом 22 задержки времени, необходима для того, чтобы магнитный поток ротора уменьшился до такой величины, при которой его влияние на повторное включение минимально. Эта задержка времени для разных типов электродвигателей различна и соизмерима с утроенной постоянной времени роторной цепи. Таким образом,. осуществляется импульс-. ное регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя при детерминированном управлении. Все время цикла в зависимости от параметров питающей сети, емкости счетчика 6 и параметров нагрузки и электродвигателя делится на время включенного состояния и время выключен.1072226

Составитель И.Волсиаиновский

Вдактор Н.Руднева Техред О.Неце

Корректор В Бутяга Заказ 142/50 Тираж бб 7

ВНИИПИ ГосударственнЬго комитета СССР по делам иэобретейий и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ного состояния. Синхронизация момента включения тиристоров и неодновременное подключение обмоток электродви- гателя к источнику питания позволяют уменьшить переходные токи и моменты.

В результате потери.в электродвигателе в переходных режимах уменьшаются, а.срок службы электропривода в целом увеличивается, эа счет снижения динамических нагрузок в элементах трансмиссии рабочего механизма.: f0

Применение изобретения для импульсного регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей при детерминированной коммутации обмоток Статора позволяет полуЧить эконоьщческий эффект эа,счет увеличения срока службы привода и рабочего механизма, а также уменьшения времени простоя и средств, необходимых для проведения ремонтных работ.