Устройство для управления асинхронным электродвигателем

 

Изобретение относится к электроприводам . Целью изобретения является повышение КПД и надежности устройства управления асинхронным электродвигателем . В режиме, при котором тиристор 4 шунтирует резистор 3, не происходит его включения тиристором 5. К коммутирунмцему конденсатору через командоаппарат 11 подключается пороговый элемент 12 и элемент 22 задержки. При достижении на конденсаторе 6 определенного значения напряжения включается первый однопереходной транзистор 13, а на вторичной обмотке трансформатора 14 с S (Л с bppplllll ю 4 :о О) 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК()9) (!!) (5!)4 Н 02Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3782061/24-07 (22) 20.08.84 (46) 07.08,86, Бюл. N9 29 (7.1) Производственное объединение по проектированию, наладке, модернизации и ремонту энергетического оборудования "Центроэнергоцветмет" (72) В.А.Коган, А.С.Перецман, Г.А.Красюков и А.В.Дубровин (53) 623. 323. 313 (088 Л) (56) Герасиман Р.П. Тиристорный электропривод для кранов. — М.:

Энергия, 1978, с. 54, рис. 3-1с).

Шмуть Э.В. Импульсный регулируемый электропривод с разными электродвигателями. — М.: Энергия, 1972, с. 62-66, рис. 4-1Ь. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННБ1М ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электроприводам. Целью изобретения является повышение КПД и надежности устройства управления асинхронным электродвигателем. В режиме, при котором тиристор 4 шунтирует резистор 3, не происходит его включения тиристором

5. К коммутируюп(ему конденсатору 6 через командоаппарат 11 подключается пороговый элемент 12 и элемент

22 задержки. При достижении на конденсаторе 6 определенного значения напряжения включаетея первый однопереходной транзистор 13, а на вторичной обмотке трансформатора 14 формируется импульс, тиристор 5 открывается, а тиристор 4 закрывается

Через тиристор 5 происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 6 до напряжения выпрямителя 2. Через резистор 26 начинает заряжаться кон1249683 денсатор 25. В результате включается однопереходной транзистор 23, а на вторичной обмотке трансформатора 24 формируется импульс, тиристор 4 открывается, конденсатор 6 перезаряжается. Затем процесс повторяется. 2 ил, 9

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулируемых асинхронных электродвигателей с фазным ротором, в цепь которого включен импульсный преобразователь.

Цель изобретения — повышение КПД и надежности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2. — структурная схема . 10 блока управления тиристорами.

Устройство для управления асинхронным электродвигателем 1 содержит трехфазный мостовой выпрямитель 2, силовой резистор 3, главный 4 и ком- 15 мутирующий 5 тиристоры, коммутирующий конденсатор 6, перезарядный дроссель 7, первый диод 8, датчик 9 тока статора асинхронного электродвигатеьля 1,,блок 10 управления главным 4 и 20 вспомогательным 5 тиристорами, командоаппарат .11, выход которого подключен к одному входу блока 10 управления главным 4 и коммутирующим 5 тиристорами, другой вход которого подключен к выходу датчика 9 тока.

Выл<оды блока 10 управления главным 4 и коммутирующим 5 тиристорами подключены к управляющим переходам соответствующих тиристоров 4 и 5. Точка 30 соединения катодов вентилей трехфазного мостового выпрямителя 2 соединена с одним выводом силового резистора 3, с анодом главного тиристора и через коммутирующий конденсатор

6 — с анодом коммутирующего тиристора 5, с одним выводом перезарядного дросселя 7. Точка соединения анодов вентилей трехфазного мостового выпрямителя 2 соединена с другим выводом силового резистора 3, с катодами главного 4 и коммутирующего 5 тиристоров и с анодом первого диода 8, катод которого соединен с другим выводом перезарядного дросселя 7. Вход трех- 4

3 фазного мостового выпрямителя 2 подключен к роторной цепи электродвигателя 1. Устройство также содержит пороговый элемент 12, составленный из первого однопереходного транзистора 13, первого трансформатора 14, первого,15 и второго 16 резисторов, второго 17 и третьего 18 диодов, переменного резистора 19, стабилитрона

20 и первого конденсатора 21. Катод стабилитрона соединен с одним. выводом первого резистора 15, с затвором первого однопереходного транзистора

13 и с одним выводом первого конденl сатора 21, другой вывод которого соединен с анодом стабилитрона 20, с одним выводом первичной. обмотки первого трансформатора 14 и с одним выводом переменного резистора 19, другой вывод которого соединен с другим выводом первого резистора 15 и с катодом второго диода 17. Анод диода

17 подключен к аноду коммутирующего тиристора 5, анод стабилитрона 20— к аноду главного тиристора 4. Средний вывод переменного резистора 19 подключен к стоку первого,однопереходного транзистора 13, шток которого подключен к другому выводу первичной обмотки первого трансформатора

13, вторичная обмотка которого через третий диод 18 и второй резистор 16 подключена к управляющему переходу коммутирующего тиристора 5.

Элемент 22 задержки составленный из второго однопереходного транзистора 23, второго трансформатора 24, второго конденсатора 25, третьего 26 четвертого 27 и пятого 28 резисторов, четвертого 29 и пятого 30 диодов. Один вывод второго конденсатора 25 соединен с выводом третьего резистора 26 и с затвором второго однопереходного транзистора 23, сток которого подключен к выводу резисто3 1 ра 27, а исток — к выводу первичной обмотки второго трансформатора 24, другой вывод которой соединен с другим выводом конденсатора 25, с анодом четвертого диода 29 и подключен. к аноду главного тиристора 4. Другие выводы. третьего 26 и четвертого 27 резисторов объединены и подключены к катоду четвертого диода 29, вторичная обмотка второго трансформатора 24 подключена к управляющему переходу главного тиристора 4.

Блок 10 управления содержит генератор 31 запуска, генератор 32 управления коммутирующим тиристором

5, генератор 33 управления главным тиристором 4, первый 34 и второй 35 магнитные усилители. Выходы первого

34 и второго 35 магнитных усилителей подключены соответственно к генераторам 32 и 33, выходы которых подключены к управляющим переходам соответствующих тиристоров. Выход генератора 31 запуска подключен,к запускающему входу генератора 32 управления коммутирующим тиристором

5, выход которого подключен к запус-. кающему входу генератора 33 управления главным тиристором 4. Выход последнего подключен к запускающему взоду генератора 32 управления коммутирующим тиристором 5 и к управляющему входу генератора 31 запуска.

Устройство работает следующим образом.

В режиме, при котором главный тиристор 4 полностью шунтирует силовой резистор 3 и не происходит его включение коммутирующим тиристором

5, коммутирующий конденсатор 6 разряжается через резистор 3, вспомогательные элементы схемы и сопротивление утечки. На этой позиции к коммутирующему конденсатору 6 через командоаппарат 11 (пятое положение) подключаются пороговый элемент 12 и элемент 22 задержки. Плюс коммутирующего конденсатора 6 через второй диод 17 попадает на вход элемента

12. Когда величина напряжения на .конденсаторе 6 достигает определенного минимального значения, еще достаточного для коммутации, включается первый однопереходный транзистор 13, и на вторичной обмотке первого транс-. форматора 14 формируется импульс, который поступает на управляющий электрод коммутирующего тиристора 5. В результате тиристор 5 открывается, а

249683 4 главный тиристор 4 закрывается. Через открытый тиристор 5 происходит. перезаряд коммутирующего конденсатора 6 до напряжения, равного напряжению трехфазного мостового выпрямителя

2. Положительно заряженная обкладка конденсатора 6 соединяется теперь с анодом главного тиристора 4. Плюс .конденсатора 6 через четвертый диод

1б 29 попадает на элемент 22 задержки.

Через третий резистор 26 начинает заряжаться которй конденсатор 25, и при достижении на нем определенного напряжения включается второй однопе-. реходный транзистор 23, на вторичной обмотке второго трансформатора 24 формируетея импульс, поступающий на главный тиристор 4. Последний открывается, и коммутирующий конденсатор

6 перезаряжается через тиристар 4, первый диод 8 и перезарядный дроссель 7 до первоначального напряжения.

Через некоторое время, если напряжение на конденсаторе 6 снизится, процесс повторяется.

Напряжение, при котором срабатывает пороговый элемент 12, устанавливают переменным резистором 19, ис ходя из условий надежной коммутации.

Допустимый разряд конденсатора 6, в соответствии с которым производится наладка устройства, определяется по формуле

35 где С„ - емкость коммутирующего конденсатора;" — время для восстановления

40 тиристора;

U„„„ — минимальное напряжение питания, Ig — ток в цепи выпрямителя.

Время срабатывания элемента 22

45 задержки подбирают третьим резистором

26, исходя из времени полного переэаряда коммутирующего конденсатора 6., равного 100-150 мкс. Изменение результирующего сопротивления роторной цепи двигателя 1 в момент срабатывания устройства (при подзаряде конденсато ра 6) не влечет за собой заметного изменения скорости привода, так как цикл работы устройства для различных частных условий может колебаться от

55 единиц до нескольких десятков секунд, а время подзаряда конденсатора 6, длядлящееся 100-150 мкс в зависимости от тока перезаряда, составляет

1249683 не более ла;

0;027. от времени цикформируемой .генератором 33 управления главным тиристором 4, что соответствует увеличению скважности регулирования.

При уменьшении выходного напряжения магнитного усилителя 34 ниже некоторого минимального (пятое положение ручки командоаппарата) генератор 32 управления коммутирующим тиристором 5 не включается, и сигнал на коммутирующий тиристор 5 не .посту.пает. Это режим, при котором главный .

\ тиристор 4 полностью шунтирует сило- вой резистор 3 и включается в работу предлагаемое устройство.

Генераторы 31-33 блока 10 управления тиристорами выполнены на базе

RC-генераторов, управляемых одиночными импульсами. Магнитные усилители

34 и 35 выполнены по схеме самонасыщения. Кроме того, на входы магнитных усилителей поступает сигнал обратной связи от датчика 9 тока в цепи асинхронного двигателя 1, выпол- . ненного по стандартной схеме, содержащей трансформаторы. тока и выпрямитель с подсоединенным к нему выходным фильтром. Сигнал с датчика 9 тока используется для осуществления токовой отсечки. Токовая отсечка работает так, что при увеличении тока двигателя выше определенного уровня сигнал с датчика 9 тока становится выше опорного напряжения, и по обмоткам магнитных усилителей 34 и 35 протекает ток таким образом, что выходное напряжение магнитного усилителя

34 увеличивается, а магнитного усилителя 35 — уменьшается, что соответствует уменьшению скважности работы импульсного преобразователя.

Таким образом, благодаря использованию элемента задержки и порогового ключению в устройство для управления импульсным преобразователем в цепи ротора асинхронного электродвигателя обеспечивается повышение надежности

Формула. изобретения

Устройство для управления асинхронным электродвигателем; содержащее трехфазный мостовой выпрямитель сиУ ловои резистор, главный и коммутирующий тиристоры, коммутирующий конденсатор, перезарядный дроссель .пер1

Работа блока 10 управления тиристорами заключается в следующем. 5 Генератор 31 запуска формирует последовательность импульсов, частота которых намного ниже рабочей частоты импульсного преобразователя.

При переводе рукоятки командоаппа- 10 рата 11 (фиг. 1) в первое положение (покаэано только одно направление, например вперед или вверх) на входы магнитных усилителей 34 и 35 подается минимальное напряжение. На вы-. ходе магнитного усилителя 34 за счет сигнала U, является максимальное напряжение, а на выходе усилителя

35 — минимальное..Начинает работать генератор 32 управления коммутирую- 20 щим.тиристором, формируя импульс с минимальной задержкой. Происходит . включение коммутирующего тиристора

5. Генератор 33 управления главным тиристором 4 не включается до тех 25 пор, пока выходное напряжение магнитного усилителя 35 не достигнет некоторого минимального значения (на втором положении ручки командоаппарата 11). Генератор 32 управления З0 коммутирующим тиристором 5 выключится по собственной цепи "выключение" и включится вновь при срабатывании генератора 31 запуска, т.е. в данном режиме импульсы управления поступают только на коммутирующий тиристор

5, обеспечивая надежный заряд ком.мутирующего конденсатора 6.

При увеличении выходного напряже. ния магнитного усилителя 35 происхо- 40 дит включение генератора 33 управления главным тиристором 4, который формирует максимальную задержку. Выходным сигналом генератора 33 уцрав- ления главным тиристором 4 происхо-,4> лемента и соответствукнцему их поддит включение последнего, выключение генератора 31 запуска, включение генератора 32 управления коммутирующим тиристором 5, цикл работы повторяется. и КПД устройства.

При переходе рукоятки управления командоаппарата 11 в следукпцие положения и, соответственно, увеличении сигнала управления магнитными ускцителями 34 и 35 происходит увеличение задержки, формируемой генератором 32 управления коммутирующим тиристором 5, и уменьшение задержки, другой вывод которого соединен с анодом стабилитрона, с одним выводом первичной обмотки первого трансформатора и с одним выводом переменного резистора, другой вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и с катодом второго диода, анод которого подключен к аноду коммутирующего тиристора, анод стабилитрона подключен к аноду главного тиристора, средний вывод переменного резистора подключен к стоку первого. однопереходного транзистора, исток которого подключен к другому выводу первичной обмотки . первого трансформатора, вторичная обмотка-. которого через третий диод и второй резистор подключена к управляющему переходу коммутирующего тиристора, и элемент задержки, составленный из второго:однопереходного транзистора, второго трансформатора, второго конденсатора, третьего, четвертого и пятого резисторов, четвертого и пятого диодов, один вывод второго конденсатора соединен с одним выводом третьего резистора и с затвором второго однолереходного транзистора, сток, которого подключен к одному выводу четвертого резистора, а исток— к одному выводу первичной обмотки второго трансформатора, другой вывод которой соединен с другим выводом второго конденсатора, с анодом четвертого диода и подключен к аноду главного тиристора, другие выводы

В третьего и четвертого резисторов управляющему переходу главного тиристора.

7 I 249683 8 .вый диод, датчик тока статора асинхронного электродвигателя, блок управления главным и коммутирующим ти-. ристорами, командоаппарат, выход которого подключен к одному входу блО-. ка управления главным и коммути- .

I рующим тиристорами, другой вход которого подключен к выходу, датчика тока, выходы блока управления главным и коммутирующим тиристорами подключены 10 к управляющим переходам соответствуюФ щах тиристоров, точка соединения катодов вентилей трехфазного мостового выпрямителя соединена с одним выво-. дом силового резистора, с анодом 15 главного тиристора и через коммутирующий конденсатор — с анодом ком:мутирующего тиристора, с одним выводом перезарядного дросселя, точка соединения анодов вентилей трехфаз- 20 ного мостового выпрямителя соединена с другим выводом силового резистора, с катодами глацыого и коммутирующего тиристоров и с анодом первого диода, катод которого соединен с другим выводом перезарядного дросселя, вход трехфазного мостового выпрямителя подключен к роторной цепи асинхронного электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, в него введены пороговый элемент, составленный из первого однопереходного транзистора, первого трансформатора, первого и второго резисторов, второго и третьего диодов, перемен35 ного резистора и стабилитрона, первого конденсатора, катод стабилит- объединены и подключены к катоду рона соединен с одним выводоМ перво- третьего диода, вторичная обмотка го Резистора, с затвором первого . второго трансформатора подключена к

40 однопереходного транзистора и с одним выводом первого конденсатора, k

1249683

Составитель В.Алешечкин

Техред Л.Олейник Корректор И.Муска

Редактор А.Шишкина

Заказ 4338/58

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130359 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4