Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для фазового управления двухфазным асинхронным электродвигателем. Целью изобретения является уменьшение энергозатрат за счет улучшения гармонического состава выходного напряжения. За счет введения в устройство, содержащее задающий генератор 1, два усилителя мощности 2,3, коммутатор 17, делитель 5 частоты, счетчик-делитель 6, RS-триггер 9, управляемый f делитель частоты 16, двух дешифраторов 7, 8, четырех RS-триггеров 10, 11, 12, 13, двух управляемых счетчиков дапителей 14, 15 на обмотках возбуждения и управления электродвигателя 4 формируется напряжение питания, представляющее собой разномерные импульсы с паузой, равной 1Г/3. При этом в питающем напряжении исключаются гармоники , кратные трем, что приводит к увеличению коэффициента использовагшя электродвигателя по мощности, уменьшению энергозатрат. 2 ил. (Л

„„SU„„1422356 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51}4 Н 02 Р 7 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

): !

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР. ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4 2103 10/ 24-0? (22) 16.03 ° 87 (46) 07.09.88. Бюп. У 33 (72) В.И.Гостев и В.Ф.Сватов (53) 621. 3 16. 718. 5 (088.8) (56) Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. — М. -Л.: Энергия, 1964 ° с. 274, рис. 11-2, а.

Авторское свидетельство. СССР

У 1339857, кп. Н 02 P 7/58 э 1986 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЬМ АСИНХРОННИМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для фазового управления двухфазным асинхронным электродвигателем. Целью изобретения является уменьшение энергозатрат за счет улучшения гармонического состава выходного напряжения. Эа счет введения в устройство, содержащее задающий генератор 1, два усилителя мощности 2,3, коммутатор

17, делитель 5 частоты, счетчик-делитель 6, RS-триггер 9, управляемый делитель частоты 16, двух дешифраторов 7, 8, четырех RS-тригrepов 10, 11, 12, 13, двух управляемых счетчиков делителей 14, 15 на обмотках возбуждения и управления электродвигателя 4 формируется напряжение питания, представляющее собой разномерные импульсы с паузой, равной Cf/3. При этом в питающем напряжении исключаются гармоники, кратные трем, что приводит

Ф к увеличению коэффициента использования электродвигателя по мощности, уменьшению энергозатрат. 2 ил.

1422356

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для аэового управления двухфазным асинхронным электродвигателем.

11ель изобретения — уменьшение энер5 гозатрат путем улучшения гармонического состава выходного напряжения.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства, на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем содержит задающий генератор 1, первый и второй усилители 2 и 3 мощности, выходы которых предназначены для подключения соответственно к обмоткам возбуждения и управления двухфазного асинхронного электродвигателя 4, делитель 5 частоты, счетчик-делитель

6, первый и второй дешифраторы 7 .и 8, :пять RS-триггеров 9-13, первый и второй управляемые счетчики-делители 14 и 15, управляемый делитель 16 частоты25 и коммутатор 17. Выход задающего генератора 1 соединен с входами делителя 5 частоты и управляемого делителя 16 частоты, выход которого соединен с S-входами первого и второго 30 RS-триггеров 9 и 10. Прямой и инверсный выходы второго RS-триггера 10 соединены с управляющими входами соответственно первого управляемого счетчика-делителя 14 и управляемого дели35 теля 16 частоты, к-вход второго RSтриггера 10 соединен с S-входам третьего RS-триггера 11 и с первым выходом первого дешифратора 7, входы которого подключены к выходам счетчи- 4< ка-делителя 6, вход которого объединен со счетными входами обоих управляемых счетчиков-делителей 14 и 15 и подключен к выходу делителя 5 частоты. Выходы первого управля емого счет- - 5 чика-делителя 14 соединены.с входами второго дешифратора 8, первый и второй выходы которого соединены соответственно с R-входом первого RS-триггера 9 и с S-входом пятого RS-тригге50 ра 13, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 17 и с управляющим входом второго управляемого счетчика-делителя 15, выход которого соединен с К-входом пятого RS-тригге55 . pa 13. Выход первого RS-триггера 9 соединен с первым входом коммутатора

17, выходы которого соединены с входами второго усилителя 3 мощности, Первый вход первого усилителя 2 мощности соединен с выходом третьего

RS-триггера 11, R-вход которого подключен к второму выходу первого дешифратора 7, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с S-входом и R-входом четвертого RSтриггера 12, выход которого соединен с вторым входом первого усилителя 2 мощности, Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии первый, второй, четвертый и пятый RS-триггеры

9, 10, 12 и 13, а также счетчик-делитель 6 находятся в нулевом состоянии, при этом на управляющем входе управляемого делителя 16 частоты присутствует сигнал логической "1", разрешающий его работу. Третий RS-триггер 11 находится в состоянии "i". Задающий генератор 1 вырабатывает импульсы, частота которых равна (фиг. 2,а)

Зг Ф где К вЂ” коэффициент пропорциональности — рабочая частота асинхронного двигателя 4.

Значения К выбираются из дискретности регулирования сдвига фазы напряжения в обмотке управления относительно напряжения в обмотке возбуждения.

Импульсы частоты f >, поступают на вход управляемого делителя 16 частоты и на вход делителя 5 частоты, коэффициент деления которого выбирается из следующего соотношения:

f г f 3r

К ц 12 Ед где f — частота следования импульА. Ч. сов на выходе делителя 5 частоты.

На выходе делителя 5 частоты получается последовательность импульсов частоты 12 f (фиг, 2,б), которая поступает на вход счетчика-делителя 6 и на счетные входы первого и второго управляемых счетчиков-делителей 14 и 15. Счетчик-делитель 6 постоянно работает в режиме циклического счета, а его состояние опрашивается первым дешифратором 7. При этом на em выходах последовательно появ1422356 ляется сигнал логического "0" (фиг.

2 в-е) . IIppBbBf и второй выходы первого дешифратора 7 соединены с входами третьего RS-триггера 1 l а тре5 тий и четвертый выходы — соответственно с входами четвертого RS-триггера 12. С приходом сигнала Ъогического "01 с соответствующего выхода первого дешифратора 7 на S-вход любого !р из RS-триггеров 12, 11 они устанавливаются в состояние "1" (фиг. 2 ж, з) . В противоположное состояние третий и четвертый RS-триггеры 11 и 12 устанавливаются подачей импульсов на их R-входы. Сигналы логической

"1" (фиг. 2 ж,з) с прямых выходов третьего и четвертого RS-триггеров

11 и 12 соответственно поступают на первый и второй входы первого усилителя 2 мощности. Первый усилитель 2 мощности осуществляет формирование разнополярных импульсов, усиленных по мощности, для питания обмотки возбуждения (фиг. 2 и) двухфазного 25 асинхронного электродвигателя 4.

Регулирование скорости и момента электродвигателя 4 при фазовом методе управления осуществляется изменением фазового сдвига последовательности 30 разнополярных импульсов, запитывающих обмотку управления относительно аналогичной последовательности в обмотке возбуждения. Для этого на задающие входы управляемого делителя

16 частоты поступает сигнал 19 управления, число разрядов которого равно числу разрядов управляемого делителя 16 частоты и определяется требуемой дискретностью изменения сдви- 4р га фазы напряжения управления относительно напряжения возбуждения. Так как максимальная величина сдвига фазы достигает (при максимальной скорости асинхронного электродвигателя) 90О, 45 емкость управляемого делителя 16 частоты должна быть равна числу импульсов частоты f,, укладываемых в одной четверти периода напряжения питающей сети. Переполнение управляемо- 50

ro делителя 16 частоты наступает (в зависимости от значения сигнала 19 управления) с приходом на его счетный вход любого импульса, поступившего за время первой четверти периода напряжения возбуждения. Этот импульс и определяет величину фазового сдвига напряжения управления относительно напряжения возбуждения.

Рассмотрим случай, когда переполнение управляемого делителя 16 частоты происходит последним импульсом, пришедшим в момент окончания первой четверти напряжения в обмотке возбуждения, т,е. фазовый сдвиг составляет 90

Импульс переполнения (фиг. 2 и) с выхода уттравляемого делителя 16 частоты, воздействуя по S-входам второго и первого RS-триггеров 10 и 9 устанавливает их в состояение "1".

Второй RS-триггер 10 сигналом логи-. ческои "f" с прямого выхода разрешает работу первого управляемого счетчика-делителя 14 и сигналом логического "0" с инверсного выхода запрещает.работу управляемого делителя l6 частоты.

Управляемый счетчик-делитель 14 имеет постоянный коэффициент деления (равный ?) для последовательности входных импульсов (f ä Ч), а его состояние опрашивается вторым дешифратор ом

8. С приходом четвертого по счету импульса на вход управляемого счетчика-делителя 14 на первом выходе второго дешифратора 8 появляется сигнал логического "0" (фиг. 2 к), которыйт возвращает по R-входу первый RS-триггер 9 в состояние "0" (фиг. 2 м) . Приходящий на вход управляемого счетчикаделителя 14 шестой импульс вызывает появление сигнала логического "0" (фиг . 2 л) на втором выходе второго дешифратора 8, который устанавливает в состояние "1" пятый RS-триггер 13 (фиг, 2 н). Очередной входной импульс возвращает управляемый счетчик-делитель 14 в исходное состояние. С установкой пятого RS-триггера 13 в сос-. тояние 1, сигнал логической "1"1 с его прямого выхода разрешает работу второму управляемому счетчикуделителю 15, коэффициент деления которого равен 4. Импульс переполнения (фиг. 2 о), возникающий на выходе управляемого счетчика-делителя l5 после прихода четвертого по счету входного импульса, воздействуя по Rвходу пятого RS-триггера 13, возвра-. щает его .в исходное нулевое состояние (фиг. 2 н) . Сигнал логического

"0" с прямого выхода пятого RS-триггера 13 вновь запрещает работу второго управляемого счетчика-делителя

15. Таким образом, цикл формирования управляющих импульсов на выходах пер1422356 ного и пятого RS-триггеров 9 и 13 заканчивается, Полученные сигналы единичного уровня с прямых выходов первого и пятого RS-триггеров 9 и 13

5 управляют через коммутатор 17 режимом переключения второго усилителя

3,, мощности. Сформированные разнополярные импульсы требуемой мощности с выхода второго усилителя 3 мощност (фиг. 2 р) непоср.едственно запитыв ют обмотку управления двухфазного асинхронного электродвигателя

Очередной цикл формирования фазных напряжений начинается после того, как счетчик-делитель 6 возвращается в состояние "0" и сигнал логического "0" с первого выхода первого дешифратора 7 (фиг. 2 в) устанавливает третий и второй RS-триггеры

11 и 10 в исходные состояния соответственно "1" и "0".

Если изменить значения кода сигнала 19 управления, то переполнение управляемого делителя 16 частоты на- 25 ступает раньше (т.е, фазовый сдвиг меньше), а работа устройства в дальнейшем сводится к повторению рассмотренного случая.

Для обеспечения реверсирования 30 электродвигателя 4 необходимо с помощью коммутатора 17 под действием сигнала 18 управления изменить очередность следования управляющих импульсов (фиг. 2 м, н) на входы второго усилителя 3 мощности лри этом фаза напряжения в обмотке управления скачком изменяется на 180 по отношению к напряжению возбуждения.

Таким образом, B предлагаемом 40 устройстве.для литания электродвигателя используется неполное прямоугольное напряжение, имеющее паузу между импульсами, равную 1t/3, которое не содержит гармоник, кратных трем. 45

Питание электродвигателя напряжением данной формы приводит к увеличению коэффициента использования электродвигателя по мощности и уменьшению энерrозатрат. 50 формула изобретения устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем,со- 5< держащее задающий генератор, счетчикцелитель, первый и второй усилители мощности, выходы которых предназначены для подключения соответственно к обмоткам возбуждения и управления двухфазного асинхронного электродвигателя, делитель частоты, вход которого соединен с выходом задающего генератора, управляемый делитель частоты, задающие входы которого предназначены для подачи управляющего сигнала, первый RS-триг", ер, S-вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты, а выход подключен к первому входу коммутатора, выходы которого соединены с входами второго усилителя мощности, а управляющий вход предназначен для подачи сигнала управления, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат путем улучшения гармонического состава выходного напряжения, введены второй, третий, четвертый и пятый RS-триггеры, два дешифратора, два-управляемых счетчикаделителя, выход задающего генератора соединен с входом управляемого делителя частоты, управляющий вход которого соединен с инверсным выходом второго RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты, R-вход второго RS-триггера соединен с S-входом третьего

RS-триггера и первым выходом первого дешифратора, входы которого соединены с выходами счетчика-делителя, счетный вход которого объединен со счетными входами первого и второго управляемых счетчиков-делителей и подключен к выходу делителя частоты, прямой выход второго RS-триггера соединен с управляющим входом первого управляемого счетчика-делителя, выходы которого подключены к входам второго дешифратора, первый выход которого подключен к R-входу первого

RS-триг r ера, второй выход л ер вог о дешифр атор а соединен c R-входом тр етьего RS-триггера, выход которого подключен к первому входу первого усилителя мощности,. второй вход которого соединен с выходом четвертого RSтриггера, S- и К-входы которого соединены соответственно с третьими и четвертыья выходами первого дешифратора, второй выход второго дешифратора соединен с S-входом пятого RS-триггера, выход которого соединен с втсрьпл входом коммутатора и с управляющим входом второго управляемого счетчикаделителя дешифратора, выход которого подключен к S-входу пятого RS-триггера.

1422356

Составитель С.Позднухов

Редактор Л.Зайцева Техред N.Äèäûê Корректор И.Муска

Тираж 583 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4439/55

Производстве1.но-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4