Устройство для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к системам автоматики управления электроприводом. Цель изобретения - обеспечение плавности регулирования в широком диапазоне частот вращения и повышение стабильности заданной частоты вращения при переменной нагрузке. Устр-во содержит асинхронный электродвигатель (АЭ) 1, датчик частоты вращения (ДЧВ) 2, преобразователь частоты в напряжение (ПЧН) 3, формирователь управляющих ;1апряжений 4, регулятор напряжения 5. Установка заданной частоты вращения АЭ 1 осуществляется изменением постоянной времени заряда конденсаторов 7, 8, за счет изменения параi (Л Сеть го ел ьэ ОС со ч1

СОЮЗ СОЯЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (504Н 02Р 5 28 Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3575688/24-07 (22) 08.04.83 (46) 23.08.86, Бюл. И- 31 (53) 621.316.717(088.8) ГОСУДАРСТЯЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) Н.И. Кирпа, А. В. Назаров и В.Л. Сидоров (56) Авторское свидетельство СССР

В 622160, кл. С 11 В 15/46, 1978.

Юрасов В. Стабилизатор частоты вращения вала электродвигателя.

Радио, 1982, В 12, с. 41-42, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ КОНДЕНСАТОРНОГО

АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

„„SU„„3252897 A 1 (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам автоматики управления электроприводом.

Цель изобретения — обеспечение плавности регулирования в широком диапазоне частот вращения и повышение стабильности заданной частоты вращения при переменной нагрузке. Устр-во содержит асинхронный электродвигатель (АЭ) 1, датчик частоты вращения (ДЧВ)

2, преобразователь частоты в напряжение (ПЧН) 3, Формирователь управляющих напряжений 4, регулятор напряжения 5. Установка заданной частоты вращения АЭ 1 осуществляется изменением постоянной времени заряда конден-. Pg саторов 7, 8, за счет изменения пара1252897 метров резисторного делителя напря= женил 13 или изменения уровня опорного напряжения в формирователе управляющих напряжений 4. Конкретное выполнение ПЧН 3 сокращает до мин.длительность переходных процессов в цепи обратной связи, так как напряжение на выходе ПЧН 3 на любом интервале времени определяется не всеми предшест3

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя, и может быть использовано в системах автоматики различного назначения с высокими требованиями по плавности и стабильности частот вращения нагрузки.

Целью изобретения является обеспечение плавности регулирования в широком диапазоне частот вращения и повышение стабильности заданной частоты вращения при переменной нагрузке на валу конденсаторчого асинхронного электродвигателя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя; на фиг. 2 — диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя 1 (фиг.1) содержит датчик 2 частоты вращения, установленный на валу указанного электродвигателя 1 и подключенный выходом ко входу блока 3 преобразования частоты в напряжение, выход которого через формирователь 4 управляющих напряжений соединен с управляющим входом регулятора 5 напряжения, подключенного выходами к входам питания конденсаторного асинхронного электродвигателя 1.

Блок 3 преобразования частоты в напряжение снабжен инвертором 6, первым и вторым запоминающими кон-:: денсаторами 7 и 8, первой и второй дифференцирующими КС-цепями 9 и 10, первой и второй переходными КС-цепями 11 и 12, резисторным делителем

1О

40 вующими моменту состояниями АЭ 1, а только той скоростью, которую он развивает соответственно в предшествующий и последующий моменты смены знака напряжения на выходе ДЧВ 2 относительно текущего момента. Информация о текущей частоте вращения обновляется полностью на каждом импульсе, вырабатываемым ДЧВ 2. 2 ил.

13 напряжения, первым и вторым тран зисторами 14, l5 и первым — четвертым полевыми транзисторами 16-19.

Коллектор первого транзистора 14 объединен с истоком первого полевого транзистора 16, со стоком второго полевого транзистора 17 и подключен к одному из выводов первого запоминающего конденсатора 7.

Коллектор второго транзистора 15 объединен с истоком третьего полевого транзистора 18 со стоком четвертого полевого транзистора 19 и подключен к одному из выводов второго запоминающего конденсатора 8.

База первого транзистора 14 под ключена к общей точке конденсатора и резистора первой дифференцирующей

RC-цепи 9. База второго транэистора

15 подключена к общей точке конденсатора и резистора второй дифференцирующей RC-цепи 10.

Затвор второго полевого транзистора 17 подключен к общей точке конденсатора и резистора первой переходной КС-цепи 11. Затвор четвертого полевого транзистора 19 подключен к общей точке конденсатора и резистора второй переходной RC-цепи 12, Истоки второго и четвертого полевых транзисторов 17 и 18 объединены между собой и подключены к средней точке резисторного делителя 13 напряжения. Затвор первого полевого транзистора 16 объединен с другим выводом конденсатора второй переходной

RC-цепи 12, с другим выводом конденсатора первой дифференцирующей КС-, цепи 9, с входом инвертора 6, и образует вход блока 3 преобразования частоты в напряжение.

Затвор третьего полевого транзистора 18 объединен с другим выво1252897 дом канленсатора перной переходной

КС-цени 11, с другим выводом конденсатора второй дифференцирующей КСцепи 10 и подключен к выходу инвертора 6. 5

Другие выводы резисторов обеих переходных RC-цепей 11 и 12, обеих дифференцирующих RC-цепей 9 и 10, другие выводы первого и второго запоминающих конденсаторов 7 и 8,один из выводов резисторного г лителя 13 напряжения и эмиттеры первого и второго транзисторов 14 и 15 объединены между собой и образуют общую шину

20 блока 3 преобразования частоты в напряжение, выход которого образуют объединенные между собой стоки первого и третьего полевых транзисторов 16 и 18 °

Регулятор 5 напряжения содержит питающий трансформатор 21, во вторичную цепь которого включен диодный мост 22. В одну из диагоналей диодного моста 22 включен транзистор 23, база которого образует вход регулятора 5 напряжения. На выходе последнего может быть установлен выключатель 24.

Устройство для регулирования частоты вращения конденсаторного асин- 30 хронного электродвигателя работает следующим образом.

В исходном состоянии t, выключа- . тель 24 разомкнут, электродвигатель находится в состоянии покоя и на вы- З5 ходе датчика 2 частоты вращения формируется постоянное отрицательное напряжение U которое поступает на вход блока 3 преобразования частоты в напряжение (фиг. 2). При этом поле-4р вой транзистор 16 закрыт. Полевые транзисторы 17 и 19 открыты, так как на их истоки подается положительное напряжение со средней точки резисторного делителя 13 напряжения, 4 а их затворы через резисторы подключены к общей шине 20. Транзисторы

14 и 15 закрыты, так как на их базах нулевой потенциал относительно эмиттеров. Полевой транзистор 18 закрыт, ибо на его затвор поступает положительное напряжение U с выхода ин2 вертора 6.

На конденсаторах 7 и 8 в исхошыьм

55 состоянии через открытые полевые транзисторы 17 и 19 поддерживаются напряжения, равные напряжению средней точки резисторного делителя 13 напряжения (U,, U, на фиг. 2 соответственно). Напряжение с конденсатора

7 поступает на вход формирователя 4 управляющих напряжений, в результате чего транзистор 23 в регуляторе напряжения 5 удерживается в открытом состоянии.

При замыкании выключателя 24 ротор электродвигателя 1 начинает вращаться. В момент времени г. напряжение U, на выходе датчика 2 частоты вращения меняет скачком полярность, а преобразователь 3 частоты в напряжение переходит в следующее состояние, Транзистор 14 открывается на короткое время напряжением U (фиг. 2), снимаемым с дифференцирующей RC — цепи 9. Полевой транзистор 19 закрывается положительным напряжением, снимаемым с переходной RC-цепи

12. Полевой транзистор 16 закрывается напряжением U полевой транзистор

У

18 открывается отрицательным напряжение 0, поступающим с выхода инвертора 6, а полевой транзистор 17 удерживается в открытом состоянии напряжением, снимаемым с переходной RC-цепи 11.

В течение времени gt = t,-t, конденсатор 7 через транзистор 14 пол- ностью разряжается и затем начинает заряжаться через полевой транзистор

17. При этом вход формирователя 4 управляющих напряжений отключается от конденсатора 7 и подключается через полевой транзистор 18 к конденсатору

8, на котором сохраняется напряжение

U, соответствующее исходному состоянию схемы.

Такое состояние сохраняется до момента -, когда напряжение U снова изменит свою полярность. При этом транзистор 15 открывается на короткое время напряжением U, снимаемым с дифференцирующей RC-цепи 10. Полевой транзистор t7 закрывается положительным напряжением U, снимаемым с

2 переходной RC-цепи 11. Полевой транзистор 18 закрывается напряжениемГ„ полевой транзистор 16 открывается отрицательным напряжением U а полевой транзистор 19 открывается отрицательным напряжением, снимаемым с переходной RC-цепи 12.

В течение времени nt = t, — tä под действием импульса U конденсатор 8 через транзистор 15 полностью разряжается и затем начинает заряжаться через полевой транзистор 19. При этом вход формирователя 4 управляющих напряжений отключается от конденсатора 8 и подключается через полевой транзистор 16 к конденсатору 7, который зарядился на предшествующем этапе

5 до напряжения, определяемого временем заряда ь

При дальнейшей работе электродвигателя 1 состояния, соответствующие интервалам времени между t, и t, и между t u t, попеременно повторя5 ются.

Поддержание заданной частоты вращения осуществляется с помощью форми15 ровятеля 4 управляющих напряжений, ка выходе кот(эрого поддерживается постоянное напряжение U.. При этом частота импульсов, снимаемых с выхода датчика 2 частоты вращения и час—

20 тота вращения электродвигателя 1 также будут поддерживаться постоянными, Установка заданной частоты вращения электродвигателя 1 может осуществляться либо изменением пос25 тоянной времени заряда конденсаторов

7 и 8 (за счет изменения параметров резисторного делителя 13 напряжения), либо изменением уровня оноркого напряжения в формирователе 5 управляюЗО щего напряжения.

В предлагаемом устройстве сокращается до минимума длительность переходных процессов в цепи обратной связи, так как напряжение на выходе преобразователя 3 частоты в напряже- 35 ние на любом интервале времени от до t. определяется не всеми, предше !! ствующими моменту t; состояниями, электродвигателя, а только той скоростью, которую он развивает на ин- 4О тервале времени от t, до t,/, где и С. — соответственно предшест(-1 i+! вующий и последующий момекты смены знака напряжения на выходе датчика

2 частоты вращения относительно текущего момента смены знака

Уменьшение времени переходных процессов в цепи обратной связи позволяет изменять не только амплитуду, но и форму тока, питающего электродвигатель 1, с учетом изменения нагрузки ка его валу в широком диапазоне частот вращения.

В предлагаемом -устройстве для ре- 55 гулировакия частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя информация о текущей частоте вряп/ения обновляется полностью ка каждом импуэ!ь(е Рь/р(эбятk,/I/ IÐ/I(/«! дя l чикОм чя (тоты вр I///(I//III б;1 а Г Одиар л чему в срявке//ии с 1/заест/п /м устройством сокращается время переходных процессов в цепи обратной связи,обеспечивается плавность регулирования в широком диапазоне частот вращения и повышается стабильность заданной частоты вращения при переменном характере нагрузки ка валу.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для регулирования частоты вращения конденсаторного асинхронного электродвигателя, содержащее датчик частоты вращения, установленный на валу указанного электродвигателя и подключенный выходом к входу блока преобразования частоты в напряжение, выход которого через формирователь управляющих напряжений соединен с управляющим входом регулятора напряжения, подключенного выходами к входам питания конденсаторного асинхронного электродвигателя, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения плавности регулирования в широком диапазоне частот вращения и повышения стабильности заданной частоты вращения, блок преобразования частоты в напряжение снабжен инвертором, первым и вторым запоминающими конденсаторами, первой и второй дифферекцирующими RC-цепями, первой и второй переходными RC-цепями, резисторным делителем напряжения, первым и вторым транзисторами и первым, вторым, третьим и четвертым полевыми транзисторами, при этом коллектор первого транзистора объединен с истоком первого полевого транзистора, со стоком второго полевого транзистора и подключен к одному из выводов первого запоминающего конденсатора, коллектор второго транзистора объединен с истоком третьего полевого транзистора, со стоком четвертого полевого транзистора и подключен к одному из выводов второго запоминающего конденсатора, база первого транзистора подключена к общей точке конденсатора и резистора первой дифференцирующей КС-цепи, база второго транзистора подключена к общей точке конденсатора и резистора второй дифференцирующей RC-цепи, затвор второго полевого транзистора подключен к общей точке конденсатора и резистора

1252897

Фиг.2

Составитель А. Жилин

Техред,В.Кадар

Редактор П. Коссей

Корректор А. Обручар

Заказ 4629/55 Тираж 631

BHHKIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, первой переходной RC-цепи, затвор четвертого полевого транзистора подключен к общей точке конденсатора и ре— эистора второй переходной RC-цепи, истоки второго и четвертого полевых транзисторов объединены и подключены к средней .точке реэисторного делителя напряжения, затвор первого полевого транзистора объединен с другим выводом конденсатора второй переходной 10

RC-цепи, с другим выводом конденсатора первой дифференцирующей RC-цепи, с входом инвертора и образует вход блока преобразования частоты в напряжение, затвор третьего полевого 15 транзистора объединен с другим выводом конденсатора первой переходной

RC-цепи, с другим выводом конденсатора второй дифференцирующей RC-цепи и подключен к выходу инвертора,другие выводы резисторов обеих переходных

RC-цепей и обеих дифференцирующих

RC-цепей, другие выводы первого и второго запоминающих конденсаторов, один иэ выводов реэисторного делителя напряжения и эмиттеры первого и второго транзисторов объединены между собой и образуют общую шину блока преобразования частоты в напряжение, выход которого образует объединенные между собой стоки первого и третьего полевых транзисторов.