Электропривод переменного тока

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий двухфазный асинхронный электродвигатель, оптотиристор с блоком управления и вьшрямительный мост, одна диагональ которого через фазосдвигаюпщй конденсатор подключена к зажимам для подключения питающей сети, другая диагональ зашунтирована оптотиристором и подключена к одной обмотке электродвигателя, вторая обмотка которого снабжена зажимами для подключения к питающей сети, один из входов блока управления подключен к источнику синхронизирующего сигнала , а выход блока управления подключен к управляющему входу оптотиристора , отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в блок управления введены два элемента НЕ; элемент 22И-2Ш1И-НЕ , элемент задержки, элемент 2И-НЕ, элемент 2И, причем первый управлянщий вход подключен к первому входу элемента 2-2И-2ИПИ-НЕ, второй вход которого подключен к источнику синхронизирующего сигнала, второй управляющий вход подключен § к третьему входу элемента 2-2И-2Ш1ИНЕ , четвертый вход которого подклю (П чен к выходу первого элемента НЕ, вход которого подключен к зажиму для подключения источника синхронизирующего сигнала, выход элемента 2-2И2Ш1И-НЕ подключен к входам второго элемента НЕ и элемента задержки, выход которого подключен к одному из 00 входов элемента 2И-НЕ, к другому вхоел ду которого под слючен третий управляющий вход, выходы второго элемента НЕ и элемента 2И-НЕ подключены к соответствукмцим входам элемента 2И, 1выход которого подключен к управляющему входу оптотиристора.

,.Я0.„113500

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4 (51

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3640493/24-07 (22) 09.09.83 (46) 15.01.85. Бюл. И- 2 (72) А.С.Авдушев, М.О.Ильин, Ф.Ф.Котченко, В.Г.Кочинев, А.Д.Ланцман и Л.В,Сегалович (71) Центральный научно-исследовательский и конструкторский институт топливной аппаратуры автотракторных и стационарных двигателей и Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова, (Ленина) (53) 621.313.2(088.8) (56) 1. Верман Н. и другие. Реверсивный привод. — "Радио", 1979;

У 11:, с. 47.

2. Авторекое свидетельство СССР

Ф 955477, кл. Н 02 P 5/36, 1981. (54)(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА, содержащий двухфазный асинхронный электродвигатель, оптотиристор с блоком управления и выпрямительный мост, одна диагональ которого через фазосдвигающий конденсатор подключена к зажимам для подключения питающей сети, другая диагональ зашунтирована оптотиристором и подключена к одной обмотке электродвигателя, вторая обмотка которого снабжена зажимами для подключения к питающей сети, один из входов блока управления подключен к источнику синхронизирующего сигна- ла, а выход блока управления подключен к управляющему входу оптотиристора, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в блок управления введены два элемента НЕ, элемент 22И-2ИЛИ-НЕ, элемент задержки, элемент 2И-НЕ, элемент 2И, причем первый управляющий вход подключен к первому входу элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к источнику синхронизирующего сигнала, второй управляющий вход подключен к третьему входу элемента 2-2И-2ИЛИНЕ, четвертый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, вход которого подключен к зажиму для подключения источника синхронизирующего сигнала, выход элемента 2-2И2ИЛИ-НЕ подключен к входам второго элемента НЕ и элемента задержки, выход которого подключен к одному из входов элемента 2И-НЕ, к другому входу которого подключен третий управляющий вход, выходы второго элемента НЕ и элемента 2И-НЕ подключены к соответствующим входам элемента 2И, 1выход которого подключен к управляющему входу оптотиристора.

1 11350

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с асинхронными конденсаторными электродвигателями.

Известен электропривод переменного тока, содержащий двухфазный асинхронный электродвигатель с фазосдвигакйцим конденсатором, обмотка возбуждения электродвигателя подключена к источнику питания, концы обмотки управления через одни диагонали попарно соединенных выпрямительных мостов подключены к источнику питания, другие диагонали указанных мостов зашунтированы оптотиристорами, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам блока управления 1).

Известное устройство содержит большое количество силовых вентилей, 20 сложный блок управления, что приводит к снижению надежности электропривода и ухудшению его массогабаритных характеристик.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электропривод переменного тока, содержащий двухфазный асинхронный электродвигатель, оптотиристор с блоком управления и выпрямительный мос, одна диа.— гональ которого через фазосдвигающий конденсатор подключена к зажимам для подключения питающей сети, вторая диагональ зашунтирована оптотиристором и подключена к одной обмотке З5 электродвигателя, вторая обмотка которо"o снабжена зажимами для подключения к питающей сети, один из входов блока управления подключен к источнику синхронизирующего сигнала, а вы-4 ход блока управления подключен к управляющему входу оптотириетора (? 3.

Недостатками известного устройства являются низкая помехоустойчи- 45 вость и невозможность получения пониженных значений частот вращения .двигателя, что приводит к ухудшению динамических характеристик электропривода. 50

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик.

Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока, содержащем двухфазный асинхрон- 55 ный электропривод, оптотиристор с блоком управления и выпрямительный мост, одна диагональ которого

01 2 ,через фазосдвигающий конденсатор подключена к зажимам для подключения ,питающей сети, другая диагональ зашунтирована оптотиристором и подключена к одной обмотке электродвигателя, вторая обмотка которого снабжена зажимами для подключения к питающей сети, один из входов блока управления подключен к источ нику синхронизпрующего сигнала, а выход блока управления подключен к управляющему входу оптотиристора, в блок управления введены два элемента НЕ, элемент 2-2И-2ИЛИ-НЕ, элемент задержки, элемент 2И-НЕ, элемент 2И, причем первый управляющий вход подключен к первому входу элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к источнику синхронизирующего .сигнала, второй управляющий вход подключен к третьему входу. элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, вход которого подключен к зажиму для подключения источника синхронизирующего сигнала, выход элемента 2-2И2ИЛИ-НЕ подключен к входам второго элемента НЕ и элемента задержки вы7 ход которого подключен к одному из входов элемента 2И-НЕ, к другому входу которого подключен третий управляющий вход, выходы второго элемента HE и элемента 2И-НЕ подключены к соответствующим входам элемента 2И, выход которого подключен к управляющему входу оптотиристора.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений для режима "Вперед"; на фиг. 3 — временные диаграммы напряжений для режима

"Медленно вперед".

Электройривод переменного тока содержит двухфазный асинхронный электродвигатель 1, оптотиристор 2 с блоком 3 управления и выпрямительный мост 4, одна диагональ которого через фазосдвигающий конденсатор 5 подключена к зажимам для подключения питающей сети, вторая диагональ зашунтирована оптотиристором 2 и подключена к одной обмотке 6 электродвигателя, вторая обмотка 7 которого подключена к зажимам для подключения питающей сети. Одни из входов блока 3 управления подключен к зажиму 8 для подключения источника синхрони01

НоВходы

Команда мер

5 17 19

"Стоп 1"

1 0 0 0

2. 0 0 1

3 0 1 0

"Стоп 1"

"Медленно назадд"

3 11350 зирующего сигнала, а выход блока 3 управления подключен к управляющему входу оптотиристора 2.

Блок 3 управления содержит два элемента НЕ 9 и 10, элемент 2-2И2ИЛИ-НЕ 11, элемент 1? задержки, элемент 2И-НЕ 13, элемент 2И 14, ;причем первый управляющий вход 15 подключен к первому входу элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 11, второй вход 16 10 которого подключен к зажиму 8 для подключения источника синмронизирующего сигнала, второй управляющий вход 17 подключен к третьему входу элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 11, четвертый 15 вход 18 которого подключен к выходу первого элемента НЕ 9, вход которого подключен к зажиму 8 для подключения источника синхронизирующего сигнала, выход элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 11 под- 20 ключен к входам второго элемента НЕ 10 и элемента 12 задержки, выход которого подключен к одному из входов элемента 2И-НЕ 13, к другому входу которого подключены третий управляющий 25 вход 19, выходы элемента HE 9 и элемента 2И-HE 13 подключены к соответствующим входам элемента 2И 14, выход которого подключен к управляющему входу оптотиристора 2. 30

На фиг. 2 и 3 представлены диаграммы напряжений, где U — напряжение питающей сети; U — напряжение на выходе моста 4 при закрытом оптотиристоре 2 (показано пунктиром);

U — напряжение на аноде светодиода с оптотиристора 2 U4 — напряжение на отке 6 1 1, U«,1 з U„> — напряжения на входах элементов 2И 14 и 2И-НЕ 13;

t,,t — длительности импульсов в об- 40 мотке 6; 1, й@ — моменты времени, соответствующие закрыванию оптотирис.тора 2 t ", t -" — моменты времени, соответствующие открыванию оптотиристора 2; и „„ — время задержки в эле- 45 менте 12.

Устройство работает следующим образом.

На вход 8 элемента НЕ 10 и вход 16 элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ 11 поступает синхросигнал — последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности с частотой следования, совпадающей с частотой питающей сети, синхронизированных по переднему фрон-55 ту с моментом изменения знака питающего напряжения. На вход 18 элемента 2-2И-2ИЛИ-HE 11 поступает такая же последовательность импульсов, сдвинутая по фазе питающего напряжения на 180 .

Обмотка 6 управления электродвигателя 1 питается двухполупериодным напряжением от выпрямительного моста 4. Конденсатор 5 служит для создания необходимого сдвига фаз между токами обмоток 6 и 7 и для ограничения тока короткого замыкания моста 4 в моменты срабатывания оптотиристора 2. Оптотиристор 2, включенный параллельно обмотке 6, выполняет роль синхронного ключа, который может шунтировать обмотку 6 в моменты времени, определяемые сигналами управления, подаваемыми на светодиод оптотиристора 2, при этом обмотка 6 оказывается включенной на однополупериодное напряжение с различным углом отсечки, которое содержит постоянную составляющую, основное напряжение частоты питающей сети (первую гармонику) и не создающие вращающего момента высшие гармоники. Постоянная составляющая создает тормозной момент, улучшающий динамические характеристики двигателя 1, пусковой момент при этом не изменяется. Уста ройство при различных сочетаниях управляющих сигналов на входах 15, 17 и 19 позволяет реализовать шесть режимов управления двигателем: команды "Вперед", "Медленно вперед", "Назад", "Медленно назад" и две команды торможения.

В таблице приведены логические комбинации управляющих сигналов на входах 15, 17 и 19, позволяющие реализовать каждый из этих режимов.

Работа устройства при подаче на входы 15, 17 и 19 логической комбинации "101", соответствующейокоманде

"Вперед", поясняется временными диаграммами (фиг. 2) .

$ 113500 t

Продолжение таблицы

4 О 1

5 1 О. О

""Назад"

"Медленно назад"

"Вперед"

6 1 О 1

"Стоп 2"

7 1 1 О

8 1 1 1

"Стоп 2"

В соответствии с логической функ- 20 цией, реализуемой элементом 2-2И2ИЛИ-НЕ на входе элемента 12 задерж= ки появляется сигнал,- сдвинутый по фазе на 180 относительно опорно- го сигнала U на входе 8 элемен- 5 та 10. С выхода элемента 12 задержки на вход элемента 13 поступает сигнал UI, сдвинутый на время задержки t „ по отношению к сигналу U . Йа.выходе элемента 14 форми- 30

13 руется сигнал управления П онтотиристором 2. В промежутки времени

t--t- и т.д. шунтируется

Й 6 1 !v обмотка 6. Оптотиристор 2 открывается при наличии высокого уровня управляющего сигнала U и закрыват ется в моменты t-, -" и т.д. перехода двухполупериодного напряжения U через ноль. В интервалы времени t--t =- -,,t- -t" и т.д. оптотирис- 4 тор 2 закрыт, на обмотке 6 формируется импульсное напряжение U

Длительность импульсов t напряже1 ния U в обмотке управления двигателя 1 определяется временем задерж- gg ки t „, она возрастает при его увеЪад личейии и достигает наибольшей величины при =Т/2, где Т вЂ” период напряжения питания.

Команда "Медленно вперед" реализуется при подаче на управляющие входы 15, 17 и 19 логической комбинации "100". Работа устройства в этом режиме поясняется временными диаграммами, приведенными на фиг. 3. 5, Длительность импульсов t напря2. жения U в обмотке 6 составляет

1/4 Т.

Поскольку t т t амплитуда первой гармоники, создающей вращающий момент, при реализации команды "Медленно вперед" меньше, чем при отработке команды "Вперед". Соответственно уменьшается скорость вращения ротора электродвигателя

Аналогичным образом происходит выполнение команд "Назад" и "Медленно назад". При этом коммутация обмотки 6 осуществляется в моменты времени, сдвинутые на полпериода по отношению к фазе питающей среды.

Следовательно, обеспечивается реверсивное управление двигателем t. Команда "Стоп 1" задается отсутствием управляющих сигналов на входах 15 и 17, что .соответствует наличию двухполупериодного напряжения на обмотке 6 и отсутствию первой гармоники, создающей вращающий момент.

Ротор электродвигателя 1 тормозится полем постоянного тока.

Команда "Стоп 2™ реализуется при наличии управляющих сигналов на входах 15 и 17. При этом оптотиристор 2 шунтирует обмотку 6 каждый полупериод, что соответствует режиму динамического торможения электродвигателя.

Следовательно, изменяя логическую комбинацию сигналов на управляющих входах 15, 17 и 19, можно регулировать частоту вращения ротора электродвигателя 1.

Элемент 12 задержки может быть реализован, например, в виде интегрирующей RC-цепи, подключенной на вход элемента 13, имеющего значение входного порогового напряжения U пор

В этом случае время задержки t> а ф определяется выражением

Птск к

t /6гп за* U

tl pp. где O — - RC — постоянная времени интегрирующей цепи;

U — максимальное значение

IOO()( напряжения на емкос-ти С.

Таким образом, предложенный электропривод переменного тока обладает лучшими, по сравнению с известным электроприводом, технико-экономическими характеристиками за счет использования потенциальных сигналов управления вместо импульсных и уменьшения скорости подхода системы к положению равновесия., что придает предлагаемому устройству более высокую помехо1135001 юг.1 защищенность, позволяет сократить материально-технические затраты на корректирующие устройства в системах

Ь

Ятн) О

0 13

У Ф

Р

U прямого цифрового управления и улучшить динамические характеристики электропривода.

1135001 8

О о

Ц

Ь

Фиг. У

Составитель В.Алешечкин

Редактор Л.Апексеенко Техред С .Мигунова Корректор Л,Пилипенко

Заказ 10099/44 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "-Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4