Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе шахтных подъемников, механизмов, кранов и т.п. Цель изобретения - снижение массы и габаритов и повышение КПД. Для достижения указанной цели в устр-во для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, выполненным по схеме АВК, введены управляемый трехфазный выпрямитель 18 с нулевой точкой , задатчик 19 режима работы, блок 20 управления напряжением обратной связи, блок 21 управления сетевым и тормозным контакторами 2, 5. При переходе устр-ва к режиму динамического торможения включается выпрямитель 18 с нулевой точкой, благодаря чему через статорные обмотки двигателя протекает пост. ток. Благодаря предложенной схеме устр-ва обеспечивается питание статорной обмотки пониженным напряжением через сглаживаюпщй дроссель 14, что приводит к снижению пульсации вьтрямленного тока и устранению согласующего тиристора . Следствием этого является повышение КПД и уменьшение массы и габаритов устр-ва. 1 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 2 9036 (5д 4 Н 02 P 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 38 15264/24-07 (22) 27.11.84 (46) 23. 12.86. Бюл. У 47 (.71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. А.А.Жданова (72) В.И.Грязнов, К.С.Степанов и В.Д.Южбабенко (53) 321.336.331(088.8) (56) Онищенко Г.Б. Асинхронный вентильный каскад. — М.: Энергия, 1967, с. 119-123.

Сандлер А.С., Тарасенко Л.М.

Динамика каскадных асинхронных электроприводов. — М.: Энергия, 1977, с. 182-186. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНXP0HHblM ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ

РОТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе шахтных подъемников, механизмов, кранов и т.п. Цель изобретения - снижение массы и габаритов и повышение КПД. Для достижения указанной цели в устр-во для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, выполненным по схеме АВК, введены управляемый трехфазный выпрямитель 18 с нулевой точкой, задатчик 19 режима работы, блок

20 управления напряжением обратной связи, блок 21 управления сетевым и тормозным контакторами 2, 5. При переходе устр-ва к режиму динамического торможения включается выпрямитель 18 с нулевой точкой, благодаря чему через статорные обмотки двигателя протекает пост. ток. Благодаря предложенной схеме устр-ва обеспечивается питание статорной обмотки пониженным напряжением через сглаживающий дроссель 14, что приводит к снижению пульсации выпрямленного тока и устранению согласующего тиристора. Следствием этого является повышение КПД и уменьшение массы и габаритов устр-ва. 1 ил.

1 12790

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в злектроприводах шахтных подъемников, механизмов кранов и т.п.

Цель изобретения — снижение массы и габаритов и повышение КПД.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для управления асинхронным электродвигателем 1 с фазным.: 10

:ротором содержит сетевой контактор .2 с тремя силовыми контактами и двумя

:входами 3 и 4 управления, тормозной контактор 5 с двумя силовыми контактами и двумя входами 6 и 7 управле. ния, трехфазный мостовой выпрямитель

8, трехфазный мостовой тиристорный

Ь инвертор 9 с анодной и катодной группами 10 и 11 тиристоров, датчик 12 скорости на валу электродвигателя

1, датчик 13 тока, сглаживающий дроссель 14, блок 15 управления инвертором 9 с двумя входами и шестью выходами, элемент 16 сравнения с двумя входами, задатчик 17 скорости, одни

25 выводы силовых контактов сетевого контактора 2 снабжены зажимами для подключения фаз питающей сети, другие выводы силовых контактов сетевого

: контактора 2 снабжены зажимами для подключения выводов статорной обмотки асинхронного электродвигателя 1, одни выводы силовых контактов тормозного контактора 5 соединены с другими выводами силовых контактов сете- 35 вого контактора 2, вход трехфазного мостового выпрямителя 8 подключен к выводам роторной обмотки асинхронного электродвигателя 1, точка соединения катодов вентилей трехфазного 40 мостового выпрямителя 8 подключена к точке соединения анодов тиристоров трехфазного мостового тиристорного инвертора 9, точка соединения анодов вентилей трехфазного мостового выпря- 45 мителя 8 через соединенные последовательно датчик 13 тока и сглаживающий дроссель 14 подключена к точке соединения катодов тиристоров трехфазного мостового тиристорного инвер- И тора 9, входные выводы которого снабжены зажимами для подключения фаз питающей сети, один вход 4 управления сетевого контактора 2 подключен к соответствующему входу 7 управле- у ния тормозного контактора 5, выход задатчика 17 скорости подключен к одному входу элемента 16 сравнения, 36 выход которого подключен к одному входу блока 15 управления инвертором

9, другой вход которого подключен к выходу датчика 13 тока, управляемый трехфазный тиристорный выпрямитель

18 с нулевой точкой, задатчик 19 режима работы с тремя выходами, блок

20 управления напряжением обратной связи с двумя входами и одним выходом, блок 2! управления сетевым и тормозным контакторами 2 и 5 с двумя входами и одним выходом, подключенным к другим входам 3 и 6 управления контакторов 2 и 5, выход датчика 12 скорости подключен к одним выходам блока 20 управления напряжением обратной связи и блока 21 управления сетевым и тормозным контакторами 2 и 5, другие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам задатчика 19 режима работы, третий выход которого подключен к входу задатчика 17 скорости, выход блока 20 управления напряжением обратной связи подключен к другому входу элемента 16 сравнения, другой вывод первого силового контакта тормозного контактора 5 подключен к точ ке соединения анодов тиристоров управляемого трехфазного тиристорного выпрямителя 18, катоды которых предназначены для подключения фаэ питающей сети, другой вывод второго силового контакта тормозного контактора 5 подключен к точке соединения выводов датчика 13 тока и сглаживающего дросселя 14.

Сетевой и тормозной контакторы 2 и 5 имеют инверсные входы 3 и 6, поскольку они подключены к общему выходу блока 21 управления. Входы 4 и 7 контакторов 2 и 5 выполняют функцию блокировки, исключающей срабатывания одного контактора при включении другого. От задатчика 19 режима в положении "Динамическое торможение" блок 21 управления контакторами вырабатывает сигнал на выключение сетевого контактора 2, который разрешает включение тормозного контактора 5 °

При этом две статорные обмотки двигателя 1 подключаются к анодам тиристоров управляемого трехфазного тиристорного выпрямителя 18 и к точке соединения датчика 13 тока и сглаживающего дросселя 14, Последний служит для улучшения формы тока возбуждения двигателя 1 и, следовательз 1279036 4 но, для улучшения формы кривой тор- тока возбуждения (1) и уравнения сомозного момента. отношения токов двигателя 1 при динаВеличина выпрямленного напряжения мическом торможении, мостового несимметричного управляе- уравнение равновесия напряжений мого выпрямителя, состоящего из уп- 5 контура выпрямленного тока ротора равляемого трехфазного тиристорного имеет вид выпрямителя 18 и катодной группы 11 трехфазного инвертора 9, при тормо- Тдр R + I Rý жении двигателя 1 определяется из х выражения

Бс1 = ? К = 1, 1713 рсоз о

1, 1 7U + cos (TI — p ) — (?,1р +

+ I>) (Rсц + 2r + т) (1) т .2и 15 где Ы, постоянный угол управления трехфазного выпрямителя 18 с нулевой точкой, фазное напряжение питающей сети, угол управления инвертором 9, выпрямленный ток ротора, постоянный ток питания обмоток статора при динамическом торможении1

R — сопротивление сглаживающего дросселя;

r, х — соответственно активное и .

7 т реактивное сопротивления фазы согласующего трансформатора, приведенные к вторичной обмотке, или, соответственно, сопротивление токоограничивающего реак- 35 тора, R — суммарное сопротивление обВ моток двигателя 1 при выбранной схеме их соединения в режиме торможения ° 40

Величина напряжения возбуждения

U< выбирается так, чтобы ток ротора двигателя 1 при торможении был равен заданному (обычно двойному номинальному значению выпрямленного 45 . тока ротора Т,1р„ ), при этом ток возбуждения двигателя 1 не превышает двух-четырех значений его намагничивающего тока в режиме холостого хода.

Величину угла управления трехфаз- 50 ного управляемого выпрямителя 18 определяют из режима торможения двигателя 1 с максимальной скорости с выпрямленным током ротора, равным двойному номинальному. 55

С этой целью решают систему уравнений равновесия напряжений контура выпрямленного тока ротора, контура — К, Б cosP, (2) R = + 2г + К

Зх т cg где х, r — индуктивное и активное сопротивления фазы обмотки ротора двигателя.

При решении расчетный угол управления сетевого инвертора определяется формулой

Ксх = асс сов — ввв — > а 2 сд » где U — линейное напряжение ротора р при S = 1 . р . — минимальный угол управления инвертором.

Соотношение токов двигателя 1 предлагаемого устройства определяется уравнением (KI ) = — ° Р + 2 — f—

2 1 1 2

З 2К7, <р К, З с р где К вЂ” коэффициент, характеризующий соотношение между эквивалентным по намагничивающей силе где I — ток намагничивания двигателя, х — индуктивное сопротивление

Р намагничивающего контура, К,К вЂ” коэффициенты роторного выпСХ1 СХ2 рямителя и инвертора, .К вЂ” коэффициент трансформации двигателя, U, — линейное напряжение источника питания инвертора, S — скольжение двигателя, соответствующее максимальной скорости, К,,К вЂ” эквивалентные сопротивления, определяемые по формулам .

Зх Зх

R = S+ — +2г + П )7 2 2ã. К. саа Э

127903б

f(I ) при 1,1 = 21 !

Из уравнения (1) для известных величин I, I „, p определяют величину угла управления d, управляемого трехфазного выпрямителя

R, — 1,17U cos (K — P )

1 U9 ( и тем самым уменьшить массу и габариты и повысить КПД устройства.

Формула

Таким образом, введение управляемого трехфазного выпрямителя с нулевой точкой, блока управления напряжением обратной связи, блока выбора режима работы и блока управления контакторами позволяет реализовать режим динамического торможения без понижающего трансформатора и без пуль-( саций тока динамического торможения переменным током и таком возбуждения (величина К определяется схемой соединений обмоток статора при динамическом торможении).

Решение системы (1) — (3) производится следующим образом. Используя кривую намагничивания асинхронного двигателя, для заданных значений

1,, Р, S и Р по уравнениям (2) и (3) 1О строят два графика. По уравнению (2) строят график зависимости тока возбуждения от намагничивающего тока

I (R + К)+1„

0(= агс cos о

Система регулирования при торможении поддерживает выпрямленный ток ротора на заднем уровне, а по катодной группе 11 мостового инвертора 9 20 в это время протекает суммарный ток

I 1 Ig o

Задатчик 19 режима вырабатывает следующие сигналы. Один из них запрещает задатчику 17 скорости передавать задание на скорость элемента

16 сравнения. Второй сигнал изменяет полярность сигнала обратной связи по скорости на выходе блока 20 управления напряжением обратной связи.

Третий сигнал задатчика 19 режима разразрешает работу блока 21 управления контакторами 2 и 5. Сигнал с выхода элемента 16 сравнения является заданием на ток при торможении.

В процессе торможения двигателя регулятор 15 выпрямленного тока системы регулирования поддерживает выпрямленный ток ротора на заданном уровне. Происходит практически линейное изменение скорости двигателя.

При достижении нулевой скорости сигнал обратной связи но скорости с . датчика 12 скорости заставляет блок

21 управления контакторами выключить тормозной контактор 5 динамического торможения. На этом заканчивается процесс динамического торможения. для значения I = 21 ни заданных значений S, P . По уравнению (3) строят с

Пересечение этих графиков определит расчетное значение I . изобретения

Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее сетевой контактор с тремя силовыми контактами и двумя входами управления, тормозной контактор с двумя силовыми контактами и двумя входами управления, трехфазный мостовой выпрямитель, трехфазный мостовой тиристорный инвертор, датчик скорости на. валу электродвигателя, датчик тока, сглаживающий дроссель, блок управления инвертором с двумя входами и шестью выходами, элемент сравнения с двумя входами, задатчик скорости, одни выводы силовых контактов сетевого контактора снабжены зажимами для подключения фаз питающей сети, другие выводы силовых контактов сетевого контактора снабжены зажимами для подключения выводов статорной обмотки асинхронного электродвигателя, одни выводы двух силовых контактов тормозного контактора соединены с другими выводами двух силовых контактов сетевого контактора, вход трехфазного мостового выпрямителя подключен к выводам роторной обмотки асинхронного электродвигателя, точка соединения катодов вентилей трехфазного мостового выпрямителя подключена к точке соединения анодов тиристоров трехфазного мостового тиристорного инвертора, точка соединения анодов вентилей трехфазного мостового выпрямителя через соединенные последовательно датчик тока и сглаживающий

1279036

Составитель В.Алешечкин

Техред В.Кадар Корректор А.Тяско

Редактор С.Пекарь

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6852/57

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дроссель подключена к точке соединения.катодов тиристоров трехфазного мостового тиристорного инвертора, входные выводы которого снабжены зажимами для подключения фаз питающей сети, один вход управления сетевого контактора подключен к соответствующему входу управления тормозного контактора, выход задатчика скорости подключен к одному входу элемента сравнения, выход которого подключен к одному входу блока управления инвертором, другой вход которого подключен к выходу датчика тока, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения массы, габаритов и повышения КПД, в него введены управляемый трехфазный тиристорный выпрямитель с нулевой точкой, задатчик режима работы с тремя выходами, блок управления напряжением обратной связи с двумя входами и одним выходом, блок управления сетевым и тормозным контакторами с двумя входами и одним выходом, подключенным к другим входам управления указанных контакторов, выход датчика скорости подключен к одним входам блока управления напряжением обратной связи и блока управления сетевым и тормозным контакторами, другие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам задатчика режима рабо10 ты, третий выход которого подключен к входу эадатчика скорости, выход блока управления напряжением обрат.— ной связи подключен к другому входу элемента сравнения, другой вывод первого силового контакта тормозного контактора подключен к точке соединения анодов тиристоров управляемого трехфазного тиристорного выпрямителя, катоды которых предназначены для

20 подключения фаз питающей сети, другой вывод второго силового контакта тормозного контактора подключен к точке соединения выводов датчика тока и сглаживающего дросселя.