Устройство для регулирования скорости трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО .: ДШГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ по авт.св.: № 758453, с т л и ч a ю Щ е е с я i тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости, в него , введены второй управляемый коммутатор , выполненный по схеме звезда , ца силовых управляемях вентилях, релейный блок, блок переключения режима и блок контроля момента, входы которого подключены к ш 1водам обмоток статора и ротора, a выходы - к первому входу блока переключения режима , второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, a третий вход соединен с выходом усилителя, один выход блока переключения режима соединен с входами фазосдвигающих блоков a другой - с входом релейного блока, выход которого соединен с управляющим входом введенного управляемой) коммутатора, подg ключенного в рассечку нулевой точки сл звезды резисторов в цепи ротора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РИ Н

РЕСПУБЛИК

09) 01) д(д) Н 02 Р 5/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

N ABTOPCI4OMV C6HARTEllhCTSV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (б1) 758453 (21) 3473340/24-07 (22) 27.07.82 (46) 30.09,84. Вкл. У 36 (72) С.И. Алехин, Г. А. Геродес и А. В. Осиче в (71) Харьковский. ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (53) 621. 313. 3.33. 1 .077 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 758453, кл. Н 02 P 5/28, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО

ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ по авт.св.

1) 758453, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости, в него.введены второй управляеиюй коммутатор, выполненный по схеме звезда на силовых управляемых вентилях, релейный блок, блок переключения режима и блок контроля момента, входы которого подключены к выводам обмоток статора и ротора, а выходы — к первому входу блока переключения режима, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, .а третий вход соединен с выходом усилителя, один выход блока переключения режима соединен с входа)ы фазосдвигающих блоков, а другой — с входом релейного блока, выход которого соединен с управляющим входом введенного управляемого коммутатора, подключенного в рассечку нулевой точки звезды резисторов в цепи ротора. в электроприводах с реостатным регулированием скорости в цепи ротора, когда допустимо энергию скольжения выделять в виде тепловых потерь, например, в маломощных электроприводах.

По основному авт.св. - 758453 известно устройство дпя регулирова- 10 ния скорости трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором, содержащее резисторы, соединенные звездой и подключенные к обмотка ротора, симисторы, подключенные параллельно f5 резисторам, три блока импульсно-фазового управления, состоящие из после довательно соединенных блока синхронизации, подключенного параллельно симисторам, генератора пилообразного 20 напряжения, нуль-органа и формирователя импульсов, подключенного к управ- ляющей цепи сиыюсторов, сумматор, один вход которого соединен с датчиком скорости двигателя, а другой — с бло-2 ком задания, выход сумматора соединен с управляющими входами блоков импульсно-фазового управления через усилитель, в которое для повышения точности регулирования введен выпрямитель, З0 вход которого соединен с обмотками ротора, а.выход подключен к генератору пилообразного напряжения 1).

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон регулирования скорости вращения, Цель изобретения — расширение диапазона регулирования скорости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования скорости трехфазного асинхронно40 го двигателя с фазным ротором введень второй управляемый коммутатор, выполненный по схеме звезда на силовых управляемых вентилях, релейный блок, блок переключения режима и блок конт. роля момента, входы которого подключены к выводам обмоток статора и ротора, а выход — к первому входу блока переключения режима, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости а третий вход соединен с выходом усилителя, один выход блока переключения режима соединен с входами фазосдвигающих блоков, а другой — с входом релей- . 1 ного блока, выход которого соединен с управляющим входом введенного управляемого коммутатора, подключеи-

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

1116515 2

I ного в рассечку нулевой точки звезды резисторов в цепи ротора.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства электропривода; на фиг. 2 — блок переключения режима; на фиг. 3 — механическая характеристика электропривода.

Электропривод содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, обмотки статора которого имеют выводы для подключения к источнику питания, а к выводам обмотки ротора подключены резисторы 2, соединенные в звезду, нулевая точка которой закорочена управляемым коммутатором 3, выполненным, например, на тиристорах или симисторах, второй управляемый коммутатор 4 также соединен в звезду, нулевая точка которой соединена. с нулевой точкой коммутат ор а 3, а выводы ее лучей подключены к выводам обмотки ротора..Блок контроля момента 5 подключен с одной стороны к трем выводам обмотки. ст атор а, а с другой — к трем выв одам обмотки ротора. Датчик скорости 6 связан с валом асинхронного двигателя 1. К выводам обмотки ротора подключены блок синхронизации 7 и выпрямитель 8, выходы которых соединены с двумя входами каждого из трех фазосдвигающнх блоков 9 фаз А, В и С, выходы которых соединены соответственно с входами формирователей импульсов I.Î фаз А, В, С, выходы которых соединены с управляющими входами второго управляемого коммутатора 4.

Блок задания скорости 11 соединен с одним входом сумматора 12, другой вход которого соединен с выходом датчика скорости б, выход сумматора через усилитель 13 соединен соотг ветствеино с входом блока 14 переключения режима, первый вход которого соединен с выходом блока контроля момента 5, второй вход блока 14 соединен с выходом датчика скорости 6, один выход блока 14. соединен с соответствующими входами фазосдвигающих блоков 9, а другой выход блока 14 соединен с входом релейного блока 15, выход которого соединен с управляющими входами введенного управляемого коммутатора 3.

Блок 14 переключения режима (фиг. 21 содержит блок 16 вычисления текущего значения жесткости механической характеристики, один вход

3 которого соединен с выходом блока контроля момента 5, другой вход — с выкодом датчика скорости б, а выход блока 16 соединен с одним входом компаратора 17, другой вход которого соединен с потенциометром 18, выход компаратора 17 соединен с одним входом блока коммутации 19, другой вход которого соединен с выходом усилителя 13, а выходы блока 19 об- ))) разуют выходы блока 14. Зоны рабо. ты 20 и 2) соответствуют двум режимам регулирования скорости враще- . ния вала электропривода.

Устройство для регулирования скорости трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором работает следующим образом., В исходном состоянии питание в цепь статора не подается. Все блоки система управления получают питание,и находятся в исходном состоянии. В блоке 14 устанавливается вычисленное при наладке значение искусственной механической характеристики, определяемое полным сопротивлением резисторов 2.

При подаче напряжения в обмотки статора асинхронного двигателя и отсутствии задающего напряжения формирователи импульсов 10 подают на второй тиристорный коммутатор 4 тактовые импульсы, а на управляющие электроды коммутатора 3 подается непрерывный сигнал с релейного элемента 15, работу которого задает блок 13. В этом режиме электропривод работает не реостатной механической . .характеристике,. определяемой величиной активного сопротивления цепи ротора совместно с резисторами 2.

Для работы на заданной скорости .. необходимо в блоке задания скорос ти 1) установить величину задающего

° напряжения, соответствующего выбранной скорости. Это напряжение с опре- 5 деленным темпом нарастания подается на один вход сумматора )2, на другой вход которого подается напряжение обратной связи по скорости с датчика скорости 6. Разность напря- 50 жений, пропорциональная рассогласова. нию скорости, подается на вход уси" лителя .)3, с выхода которого усиленное напряжение подается на вход блока 14. В зависимости от текущего 55 . значения жесткости, „. блок 14 автоматичЕски задает режиж работы управляеиах тиристорных коммутато15 4 ров 3 и 4 и производит подключение. усиленной разности напряжений к релейному блоку либо к управляющим входам фазосдвигающих блоков 9.

IIpH значении ф «> P )у тирис торный коммутатор 3 постоянно включен, а второй тиристорный коммутатор 4 работает с фазоимпульсным управлением, причем усиленная разность напряжений задания и обратной связи по скорости. подается из блока 14 на управляющие входы фазосдвигающих блоков 9, а на вход релейного блока 15 подается сигнап с другого выхода блока 14, который держит релейный блок 15 постоянно включенным.

При значении P » < fyy. коммутатор 3 проводится в режим импульсного управления, когда выход усилителя 13 подключен к входу релейного блока 15 и отключен от управляющих входов фазосдвигающих устройств, а на второй управляемый коммутатор 4 подается только тактовые импульсы.

При выходе злектропривода на заданную скорость в зависимости от текущего значения жесткости разгон осуществляется вторым управляемым коммутатором 4, работающим как регулятор сопротивления в фазоимпульсном режиме,,либо коммутатором 3, работающим как регулятор тока в импульсном режиме.

В установившемся режиме электропривод работает в одной из зон регулирования, показанных на фиг.3 в зависимости от текущего значения жесткости фт »- . в зоне 20, определяемой естественной механической xal рактеристикой двигателя и искусствен; ной с добавочным активным сопротивле- нием резисторов 2; в зоне 21 которая располагается между осью скоростей и искусственной механической характеристикой с резисторами 2 и в кото- рой происходит импульсное регулирование скорости двигателя. Среднее значение момента при этом равно моменту сопротивления механизма. Этот режим работы осуществляется за счет управляемого коммутатора 3 и блока управления, у которого в этом случае работает блок задания 1) сумматор 12, датчик скорости 6, усилитель 13, блок контроля момента, блок 14 и репейный элемент 15 ° Блоки системы импульсно-фазового управ ления находятся в пассивном состоя-, 1!16515 6 нии, " е. с выхода формирователей импульсов 10 на второй управляемый коммутатор 4 приходят только тактовые импульсы, так как на управляюiilHå входы фазосдвигающих блоков 9 не подается напряжение с усилителя 13

С увеличением момента сопротивления и попадании его в зону 20 происходит переключение в системе управления таким образом, что коммутатор 3 lð оказывается постоянно включенным, а второй управляемый коммутатор 4 вместе с системой блоков импульснофазового управления обеспечит работу электропривода в режиме фазоимпульсного управления, когда в зависимости от угла регулирования изменяется величина эквивалентного активного сопротивления цепи ротора и поддер— живается заданная скорость.

Работа блока 16, компаратора 17, потенциометра 18 и блок коммутации 19 в общей системе электропривода осуществляется следующим образом.

Аналоговый сигнал с датчика скорости 6, пропорциональный текущей частоте вращения И, преобразуется схемой алгебраического суммирования, собранной на операционном усилителе Îól (блок 16), в сигнал сколь30 жения S по алгоритму

И = <-1(д, о

1 где k = const;

<о

41, — синхронная частота вращения

С выхода ОУ1 сигнал, пропорцио— нальный скольжению S, подается на 4!! один из входов делителя (микросхема К525ПС2) . На второй вход подается аналоговый сигнал с блока 5, пропорциональный моменту двигателя. С выхода делителя снимается сигнал, М пропорциональный отношению - —. ВелиS чина этого сигнала Ug ev.. определяет жесткость механической характеристики электропривода в текущий момент времени — р, „.

Для определения, в какой из зон находится рабочая точка А механической характеристики электропривода, использован компаратор (блок 7) . Он 55 сравнивает сигнал с выхода блока 16 ! с выходным сигналом О ;, блока 18, который определяет жесткость задан— ной граничной механической характе— ристики P .

При работе привода могут быть два варианта. Величина напряжения с блока 18 U j больше напряжения с блока 16 Uy «, т.е. жесткость граничной характеристики больше жесткости рабочей характеристики. В этом случае электропривод работает в зоне 21 (фиг. 3) . С выхода блока 17 при этом снимается отрицательное напряжение, которое запирает диод Д1.

На управляющих входах ключа (168KT2) нулевое напряжение, что приводит к закрытию его выходных каналов. Поэтому напряжение от блока 13 не подается к блоку 9. Это исключает фазоимпульсный режим работы. В то же время напряжение с блока 7,приложенное к входу ОУ4 через диод Д2, инвертируется в сигнал положительной полярности и подается на третий управляющий вход ключа (168KT2) .

Третий канал ключа отпирается. Сигнал от блока 13 заставляет сработать блок 15, который выдает положительный сигнал, .и тиристорный коммутатор 3 включается. Это приводит к увеличению скорости, а значит и напряжения обратной связи с датчика скорости 6. Сигнал рассогласования уменьшается и при .определенном

Uppp inivnum блок 15 переключа ется. При этом тиристорный коймутатор ТК выключается. Скорость двигателя уменьшается, а сигнал рассогласования растет. При определенном значении UzziI <,„, „ блок 15 включается. Цикл работы повторяется. Таким образом осуществляется импульсное управление. В этом варианте с выхода ОУЗ снимается поло.жительный сигнал, который запирает диод Д4.

При втором варианте Up q Up q т. е. жесткость граничной характеристики меньше жесткости рабочей характеристики, электропривод работает в этом случае в зоне 20.

Использование в предложенном устройстве комбинированных режимов работы электропривода (импульсного и фаз оимпульсного) обеспечивает регулирование скорости во всем первом квадранте.

II1F)515 фиг. /

1110515

° 116515

Составитель И.Волошиновский

Техред С.Легеза Корректор А.Обручар

Редактор О. Колесникова

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

Заказ 6943/43 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475