Устройство для переключения обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОБМОТКИ СТАТОРА ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее коммутатор включения обмотки статора электродвигателя по схеме ЗВЕЗДА и коммутатор включения обмотки статора электродвигателя пи схеме ТРЕУГОЛЬНИК, блок управления, три элемента задержки, три элемента и, одни входы которых соединены с выходами соответствующих элементов задержки, а выходы первого и второго элементов И соединены с входами соответствующих коммутаторов, элемент сравнения, датчик нагрузки, выход которого подключен к одному входу элемента сравнения , пороговый элемент, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, элемент И-НЕ, один вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а другой . вход соединен с вторым входом третьего элемента И и входом третьего элемента задержки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и cosf ,в него введены нелинейный блок,датчик напряжения питающей сети,три элемента ИЛИ, одновибратор,второй элемент И-НЕ,два элемента ЗАПРЕТ, причем прямой вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к инверсному входу второго элемента ЗАПРЕТ и одному выходу блока управления, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с входом первого элемента задержки и вторым входом первого элемента И, инверсный вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с одним входом второго элемента ИЛИ и вторым выходом блока управления, прямой вход второго элемента ЗАПРЕТ подключен к выхо- (Л ду второго элемента ИЛИ, выход второго элемента ЗАПРЕТ подключен к второму входу второго элемента И и входу второго элемента задержки, выход первого элемента И-НЕ подключен к другому входу второго элемента ИЛИ, выход датчика напряжения через нелинейный блок подключен к другому входу элемента сравнения, X) вход одновибратора подключен к вы:о ходу третьего элемента If и одному входу первого элемента ИЛИ, выход САЭ 05 одновибратора соединен с одним входом третьего элемента ИЛИ, другой вход которого подключен . к выходу порогового элемента, а выход соединен с входом первого элемента задержки , соответствующие входы второго элемента И-НЕ соединены с выходами первого и второго элементов задержки , а выход второго элемента И-НЕ подключен к третьим входам первого и второго элементов И.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И(SU

995Ц Н 02 Р 1/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3502288/24-07 (22) 22.10.82 (46) 23.06.84. Бюл. Р 23 (72) Э.Т.Сидоренко и В.A.Xàòàíoâ (71) Казанский филиал Московского ордена Ленина энергетического институтаа (53) 621.313. 333 (088.8) (56) 1.Соколов M.M.Àâòîìàòèýèðîâàíный электропривод общепромышленных механизмов. M. "Энергия", 1969, с. 397, рис. 5 . 22, 2.Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3260656/24-07, кл. H 02 Р 1/32, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОБМОТКИ CTATOPA ТРЕХФАЗНОГО

АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее коммутатор включения обмотки статора электродвигателя по схеме ЗВЕЗДА и коммутатор включения обмотки статора электродвига-. теля пО схеме ТРЕУГОЛЬНИК, блок управления, три элемента задержки, три элемента И, одни входы которых соединены с выходами соответствующих элементов задержки, а выходы первого и второго элементов И соединены с входами соответствующих коммутаторов, элемент сравнения, датчик нагрузки, выход которого подключен к одному входу элемента сравнения, пороговый элемент, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, элемент И-НЕ, один вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а другой . вход соединен с вторым входом третьего элемента И и входом третьего элемента задержки. о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью повышения надежности и cosg,в негo введены нелинейный блок, датчик напряжения питающей сети,три элемента ИЛИ, одновибратор,второй элемент И-НЕ,два элемента ЗАПРЕТ, причем прямой вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к инверсному входу второго элемента ЗАПРЕТ и одному выходу блока управления, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с входом первого элемента задержки и вторым входом первого элемента И, инверсный вход первого элемента, ЗАПРЕТ соединен с одним входом второго элемента ИЛИ и вторым выходом блока управления, прямой вход второ- щ

9.9 ro элемента ЗАПРЕТ подключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход второго элемента ЗАПРЕТ подключен к второму входу второго элемента И и входу второго элемента задержки, выход первого элемента И-НЕ подклю- Я чен к другому входу второго элемента ИЛИ, выход датчика напряжения через нелинейный блок подключен к другому входу элемента сравнения, вход одновибратора подключен к выходу третьего элемента И и одному входу первого элемента ИЛИ, выход одновибратора соединен с одним входом третьего элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу порогового элемента, а выход соединен с входом первого элемента задержки, соответствующие входы второго элемента И-НЕ соединены с выходами первого и второго элементов за- ф, держки, а выход второго элемента

И-НЕ подключен к третьим входам пер- .

-вого и второго элементов И.

1099367

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока с медленно изменяющейся нагрузкой.

Известно устройство переключения обмотки статора трехфазного электро. двигателя, содержащее контакторы включения обмотки по схемам ЗВЕЗДА ,и ТРЕУГОЛЬНИК, релейно-контактную 1

IcxeMy управления и датчик нагрузки электрОдвигателя ° Переключение обмотки двигателя со схемы ЗВЕЗДА на схему ТРЕУГОЛЬНИК происходит по ко.манде.датчика нагрузки при увеличении последней до соответствующей величины. После снижения нагрузки происходит переключение обмотки в обратном порядке 513

Недостаток известного устройства — низкая надежность, обусловленная наличием контактов в схеме управления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для переключения обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее коммутатор включения обмотки статора электродвигателя по схеме ЗВЕЗДА и коммутатор включения обмотки статора электродвигателя по схеме ТРЕУГОЛЬНИК, блок управления,три элемента

И, одни входы которых соединены с выходами соответствующих элементов задержки, а выходы первого и второго элементов И соединены с входами соответствующих коммутаторов, элемент сравнения, датчик нагрузки,выход которого подключен к одному входу элемента сравнения, пороговый элемент, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, элемент

И-НЕ, один вход которого соединен с выходом третьего элемента И и входом третьего элемента задержки.

В известном устройстве переключение обмотки электродвигателя происходит в функции нагрузки последнего Ã23

Ввиду того, что в моменты переключения обмотки возникают броски тока, которые могут воприниматься датчиком нагрузки, возможна работа устройства в режиме ключа, что снижает надежность работы электропривода в целом. При отказе какоголибо элемента в канале управления коммутаторами включения двигателя по схемам ЗВЕЗДА или ТРЕУГОЛЬНИК могут включиться оба коммутатора одновременно, что приводит к короткому замыканию и выходу из строя устройства. В известном устройстве не учитывается влияние изменения питающего напряжения на нагрузку элек» тродвигателя, вследствие чего снижаи одному входу первого элемента ИЛИ, выход одновибратора соединен с одним входом третьего элемента ИЛИ, другрй вход котог го подключен к выходу порогового элемента, а выход соединен с входом первого элемента задержки, соответствующие входы второго элемента И-НЕ соединены с выходами первого и второго элементов задержки, а выход второго элемента

И-НЕ подключен к третьим входам первого и второго элементов И.

65 ется эффективность повышения cos 9 электропривода.

Цель изобретения повышение надежности и cos V электропривода.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для переключения обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее коммутатор включения обмотки статора электродвигателя по схеме

1О ЗВЕЗДА и коммутатор включения обмотки статора электродвигателя по схеме ТРЕУГОЛЬНИК, блок управления, три элемента задержки, три элемента И, одни входы которых соединены с выхо15 дами соответствующих элементов задержки, а выходы первого и второго элементов И вЂ” с входами соответствующих коммутаторов, элемент сравнения, датчик нагрузки,.выход которого подключен к одному входу элемента сравнения, пороговый элемент, вход которого соединен с выходом элемен.та сравнения, элемент И-НЕ, один вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а другой вход— с вторым входом третьего элемента

И и входом третьего элемента задержки, введены нелинейный блок, датчик напряжения питающей сети, три элемента ИЛИ, одновибратор, второй элемент

И-НЕ, два элемента ЗАПРЕТ, причем прямой вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом первого элемента

ИЛИ, другой вход которого подключен к инверсному входу второго элемен35 та ЗАПРЕТ и одному выходу блока управления, выход первого элемента

ЗАПРЕТ соединен с входом первого элемента задержки и вторым входом первого элемента И, инверсный вход перво40 го элемента ЗАПРЕТ соединен с одним входом второго элемента ИЛИ и вторым выходом блока управления, прямой вход второго элемента ЗАПРЕТ подключен к выходу второго элемента

45 .ИЛИ, выход второго элемента .ЗАПРЕТ подключен к второму входу второго элемента И и входу второго элемента задержки, выход первого элемента

И-НЕ подключен к другому входу второго элемента ИЛИ, выход датчика напряжения через нелинейный блок под"ключен к другому входу элемента сравнения, вход одновибратора подключен к выходу третьего элемента И

1099367

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Схема содержит коммутатор 1 включения обмотки статора электродвигателя по схеме ЗВЕЗДА, коммутатор 2 включения обмотки статора электродвигателя по схеме ТРЕУГОЛЬНИК, блок

3 управления, три элемента 4-6 задержки, три элемента И 7-9, одни входы которых соединены с выходами 10 соответствующих элементов 4-6 задержки, а выходы первого и второго элементов И 7 и 8 — с входами соответстнующих коммутаторов 1 и 2, элемент

10 сравнения, датчик 11 нагрузки, 15 выход которого подключен к одному входу элемента 10 сравнения, пороговый элемент 12, вход которого соединен с выходом элемента 10 сравнения; элемент И-НЕ 13, один вход которого соединен с выходом третьего элемента И 9, а другой — с вторым входом . третьего элемента И 9 и входом третьего элемента б задержки, нелинейный блок 14, датчик 15 напряжения питающей сети, три элемента ИЛИ 1618, одновибратор 19, второй элемент

И-НЕ 20, дна элемента ЗАПРЕТ 21 и 22, причем прямой вход первого элемента

ЗАПРЕТ 21 соединен с выходом первого элемента ИЛИ 16, другой вход которого подключен к инверсному входу второго элемента ЗАПРЕТ 22 и одному входу блока 3 управления, выход первого элемента ЗАПРЕТ 22 соединен с входом первого элемента 4 задержки и вторым входом первого элемента

И 7, инверсный вход первого элемента ЗАПРЕТ 21 соединен с одним входом второго элемента ИЛИ 17 и вторым выходом блока 3 управления, пря- 40 мой вход второго элемента ЗАПРЕТ 22 подключен к выходу второго элемента

ИЛИ 17,. выход второго элемента ЗАПРЕТ 22 подключен к второму входу второго элемента И 8- и входу нто- 45 рого элемента 5 задержки, выход перного элемента И-НЕ 13 подключен к другому входу второго элемента ИЛИ

17, выход датчика 15 напряжения через нелинейный блок 14 подключен к другому входу элемента 10 сравнения, вход одновибратора 19 подключен к выходу третьего элемента И 9 и одному входу первого элемента ИЛИ 16, . выход одновибратора соединен с одним входом третьего элемента ИЛИ 18, другой вход которого подключен к выходу порогового элемента 12, а выход соединен с входом первого элемента б задержки, соответствующие входы второго элемента И-HE 20 соединены с выходами первого и второго элементов 4 и 5 задержки, а выход второго элемента И-НЕ подключен к третьим. входам первого и второго элементов И 7 и 8. 65

В качестве датчика 11 нагрузки электродвигателя можно использовать датчики тока, момента нагрузки, полной, активной или реактивной мощности. Нелинейный блок 14 реализует зависимость выбранного контрольного параметра, например, мощности двигателя от напряжения питающей сети.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сигнала Пуск,, которому соответствуют сигналы Нуль на выходах У 1 и У2 блока 3 управления,снижаются ограничения на рабо ту схемы в автоматическом режиме посредством подачи сигналов Нуль на инверсные входы Х2 элементов ЗАПРЕТ 21 и 22. Устройство подготовлено для работы в автоматическом режиме. Так как нагрузка электродвигателя в начальный момент пуска равна нулю, то на входе порогового элемента 12 сигнал соответствует максимальному значению. Поэтому на выходе порогового элемента 12, элемента ИЛИ 18, элемента И 9, элемента

ИЛИ 16, элемента ЗАПРЕТ 21, элемента И 7 сигнал соответствует единице и пуск электродвигателя начинается со схемы ЗВЕЗДА, что ограничивает динамические нагрузки на заторможенный электродвигатель. Затем за счет электромагнитных и электромеханических переходных процессов нагрузка (ток, момент, мощность) электродвигателя достигает величины, соответствующей уровню опускания порогового элемента 12, а на выходе элементов

ИЛИ 18 и И 9 сигнал соответствует нулю, что приводит к отключению коммутатора 1 ЗВЕЗДА и включению с выдержкой времени элемента 5 задержки коммутатора 2. Выдержка времени необходима для отключения коммутатора

1 и отстройки от бросков тока включения обмоток по схеме ТРЕУГОЛЬНИК и составляет несколько полупериодон напряжения питающей сети. За время бестоковой паузы нагрузка электродвигателя становится равной нулю и на выходе порогового элемента 12; на входе Х2 элемента И-НЕ 13, на входе Х2 элемента И 9 появляется сигнал, соответствующий единице. Но так как выдержка времени элемента 6 задержки значительно больше времени бестоковой паузы, то на выходе элемента И 9,входе Х1 И-НЕ 13 сигнал соответствует нулю. Поэтому на выходе элемента

И-НЕ 13 сигнал соответствует единице и сигнал на включение коммутатора 2 не снимается. После включения коммутатора 2 сигнал на выходе порогового элемента 12 соответствует нулю и пуск продолжается по схеме ТРЕУГОЛЬНИК. Запуск одновибратора 19 не происходит, так как его вход зашунтирован по цепи: выход элемента

1099367 ся не меньше длительности протекания переходных процессов. При увеличении нагрузки или снижении напряжения питающей Сети, либо при одновременном действии этих факторов сигнал на входе порогового элемента 12 достигает уровня отпускания и обмотка двигателя переключается со ЗВЕЗДЫ на

ТРЕУГОЛЬНИК без выдержки времени, что исключает опрокидывание электро10 двигателя. Уровень отпускания порогового элемента 12 выбирается из условий экономичности и надежности работы электропривода при соединении обсо схемой ТРЕУГОЛЬНИК при данных напряжении и нагрузке.

При подаче сигнала Стоп, которому соответствуют сигналы Единица на выходах У1 и У2 блока 3 управления, на выходе элементов ЗАПРЕТ

21 и 22 появляются сигналы Нуль .

Электродвигатель отключается независимо от того, по какой схеме он до этого работал. При подаче сигнала

Вкл треугольник и отсутствии сигнала Стоп, которому соответствуют сигналы Нуль на выходе ка 3 управления, двигатель работает при соединении обмоток по схеме ТРЕУГОЛЬНИК. При подаче сигнала Вкл. звезды и отсутствии сигнала Стоп двигатель работает при соединении обмоток по схеме ЗВЕЗДА, которой соответствуют сигналы Нуль на выходе У2 и Единица на выходе

У1 блока 3 управления.

Возможен вариант использования устройства для двигателей с нормальной схемой ЗВЕЗДА соединения обмоток.

В этом случае меняются местами коммутаторы 1 и 2, а пороги срабатывания и опускания порогового элемента °

12 выбираются в соответствии с ожидаемым изменением питающего напряжения ..

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается надежная работа электропривода при значительных колебаниях питающего напряжения и выходе из строя логических элементов в одном из каналов переключения обмоток.

ИЛИ 18 — вход Х2 элемента И 9. После разгона электродвигателя до рабочей скорости его нагрузка определяется нагрузкой производственного механизма. При снижении нагрузки электродвигателя или увеличения напряжения на его обмотке либо в результате действия, обоих факторов величина сигнала на выходе элемента 10 сравнения может достичь уровня срабатывания порогового элемента 12 и на его выходе появится сигнал, соответствующий единице. Уровень срабатывания порогового элемента 12 выбирается из соображений повы- мотки по схеме ЗВЕЗДА по сравнению шения энергетических показателей 15 электродвигателя при его работе с недогрузкой при данном напряжении питающей сети. На входе ХЗ элемента ИЛИ 18, входе Х2 элемента И 9 и входе элемента 6 задержки сигнал соответствует единице и происходит запуск элемента б задержки. С выдержкой времени элемента 6 задержки сигнал единица появляется на входе

Х1 и выходе элемента И 9. Длительность выдержки времени элемента б задержки выбирается с целью отстройки со случайных колебаний нагрузки У1.и Единица на выходе У2 блозлектродвигателя из сопоставления потерь электроэнергии при переключениях и уменьшением потребления электроэнергии или реактивной мощности при работе электродвигателя. по схеме ЗВЕЗДА. Она может составлять 10-100 с и определяется типом электропривода и производственного 3 механизма. После появления сигнала

ЕДИНИЦА на выходе элемента И 9 происходит запуск одновибратора 19, отключение коммутатора 2 ТРЕУГОЛЬНИК и включение с выдержкой времени 40 элемента 4 задержки коммутатора 1.

В момент включения коммутатора 1 за счет переходных процессов происходит наброс нагрузки и на выходе порогового .элемента 12 появляется сигнал 45 Нуль . Но так как на выходе одновибратора 19 сигнал соответствует единице, то сигнал на выходе элемента ИЛИ 18, И 9 тоже единица. Отключение коммутатора 1 не происходит и двигатель работает по схеме соединения обмоток звездой, длительность импульса одновибратора 19 выбираетТираа.667 . . . .. . .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4381/42 .

Филиал ПНП. Патент . ., r.ужгород,.ул,Проектная,4

Составитель В.Алешечкин

Редактор И.Ковальчук Техред Л. Коцюбняк Корректор Г.Огар