Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором содержит тиристорный преобразователь в цепи ротора электродвигателя 1, датчик 3 угловой скорости электродвигателя, многоканальный блок 4 синхронизации, входы которого подключены к фазам роторной обмотки электродвигателя 1, а выходы - к блоку 5 формирования управляющих импульсов с нуль-органом 6. Наличие нелинейного преобразователя 7 с арктангенциальной характеристикой, вход которого подключен к выходу датчика угловой скорости электродвигателя 1, а выход - к нуль-органу 6 блока формирования управляющих импульсов, снабженному дополнительным входом, а также выполнение многоканального блока 4 синхронизации на базе стабилизатора тока переменной частоты, каждый канал которого содержит последовательно соединенные линейный дроссель и датчик мгновенного значения тока, позволяет повысить надежность и упростить устройство. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„яо„„комвуз (5! )5 Н 02 P 5/40

9ЛЖЬ

ВИЕМ-1

БИБЛИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР (21) 4617996/24-07 (22) 12.12.88 (46) 15.1!.90. Бюл. № 42 (71) Производственное объединение «Уралэнергоцветмет» (72) И. Ф. Максимов, В. Г. Лысенко и Ш. Ш. Байдашев (53) 621.313.333 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1149363, кл. Н 02 P 5/40, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов.

Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором содержит тиристорный преобразователь в цепи ротора электродвигателя 1, датчик 3 угловой

2 скорости электродвигателя, многоканальный блок 4 синхронизации, входы ко — îðîãî подключены к фазам роторной обмотки электродвигателя 1, а выходы — к блоку 5 формирования управляющих импульсов с нульорганом 6. Наличие нелинейного преобразователя 7 с арктангенциальной характеристикой, вход которого подключен к выходу датчика угловой скорости электродвигателя 1, а выход — к нуль-органу 6 блока формирования управляющих импульсов, снабженному дополнительным входом, а также выполнение многоканального блока 4 синхронизации на базе стабилизатора тока переменной частоты, каждый канал которого содержит последовательно соединенные линейный дроссель и датчик мгновенного значения тока, позволяет повысить надежность и упростить устройство. з. п. ф-лы.

5 ил.

1607069

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение устройства.

На фиг. представлена блок-схема устройства для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором; на фиг. 2 — векторная диаграмма напряжений линейного дросселя; на фиг. 3 — временные диаграммы развертывающих напряжений блока формирования управляющих импульсов; на фиг. 4 — характеристика нелинейного преобразователя и зависимость фазового сдвига синхронизирующих напряжений от частоты вращения; на фиг. 5 — зависимость амплитуды синхронизирующих напряжений от частоты вращения.

Устройство (фиг. 1) для управления асинхронным электродвигателем 1 с фазным ротором содержит тиристорный преобразователь 2 с силовым входом для подключения к фазным выводам обмотки ротора электродвигателя 1, датчик 3 угловой скорости электродвигателя 1, многоканальный блок

4 синхронизации с входом для соединения с цепью ротора электродвигателя l, а выходом указанный блок 4 синхронизации соединен с тремя входами блока 5 формирования управляющих импульсов с нуль-органом 6, выходы которого подключены к управляющим входам тиристорного преобразователя 2, кроме того, устройство содержит нелинейный преобразователь 7 с арктангенциальной характеристикой, вход которого подключен к выходу датчика 3 угловой скорости электродвигателя 1, а выход к дополнительному входу нуль-органа 6 блока формирования управляющих импульсов. Многоканальный блок 4 синхронизации выполнен в виде стабилизатора тока переменной частоты, каждый канал которого содержит последовательно соединенные линейный дроссель 8 и датчик 9 мгновенных значений тока, выходы датчиков 9 тока образуют выходы многоканального блока 4 синхронизации, а входы линейных дросселей 8 образуют входы для соединения с цепью ротора элекродвигателя 1.

Устройство работает следующим образом.

Известно, что индуктивность является инт-грирующим звеном. Магнитный поток (а в линейном дросселе и ток) является интегралом от входного напряжения. Поэтому при подаче на вход линейных дроселей 8 напряжений ротора асинхронного электродвигателя 1 токи в линейных дросселях будут иметь стабильную амплитуду и фазу. Синхронизирующие напряжения снимаются с выходов датчиков 9 мгновенного значения тока, с помощью которых осуществляется потенциальная развязка высоковольтных силовых цепей обмотки ротора и цепей управления блока 5 формирования управляющих импульсов. Реальная индуктивность (линеиный

50 дроссель) имеет кроме индуктивного сопротивления собственное активное внутреннее сопротивление, что может приводить к зависимости взаимного фазового сдвига синхронизирующих напряжений и напряжений ротора от частоты вращения асинхронного электродвигателя 1.

На фиг. 2 показана векторная диаграмма для одного из каналов многоканального блока 4 синхронизации.

Фазовый сдвиг синхронизирующего напряжения относительно напряжения ротора определяется следующей зависимостью

Ui р=а rctg — = — àrctg+"

U„

На фиг. 2 обозначены: U — напряжение ротора; U — падение напряжения на индуктивном сопротивлении линейного дросселя;

U<.— падение напряжения на активном сопротивлении линейного дросселя; 1 — ток в дросселе; U H ÷ — синхронизирующее напряжение; q — фазовый сдвиг синхронизирующего напряжения относительно соответствующего напряжения ротора; Х вЂ” индуктивное сопротивление линейного дросселя;

R — активное сопротивление линейного дросселя.

Из приведенной формулы, очевидной из векторной диаграммы на фиг. 2, видно, что эта зависимость носит арктангенциальный характер. С изменением частоты напряжения ротора меняется также и падение напряжения на индуктивном сопротивлении

Ug Х 1= о) 1.1.

Г1ри неизменном l4 фазовый сдвиг 5q; будет зависеть от частоты вращения асинхронного электродвигателя 1 (фиг. 4). Индук тивность линейного дросселя 8 выбирается таким образом, чтобы частота среза ЛАЧХ системы линейный дроссель — — датчик тока была равна минимальной рабочей угловой частоте. Допустим, что требуемый диапазон регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя 1 составляет 100О, а минимальное скольжение 1Я. Тогда минимальная угловая частота и частота среза

ЛАЧХ системы линейный дросссль — — датчик тока составят

g„„„=2m f„„„=29-0,5 = 3,14 рад/с (f, f««;„=50 0,01 = 0,5 Гц), где f;„ f„„„— минимальная и максимальная частота напряжения ротора В; — минимальное скольжение; о;„— минимальная угловая частота. рад/с.

При диапазоне регулирования равном

100 б в начальной точке движения ротор асинхронного электродвигателя 1 заторможен, а с ротора снимается максимальное по амплитуде напряжение. Так как индуктивное сопротивление линейного дросселя 8 также имеет максимальное значение при заторможенном роторе электродвигатпя, ток в линейном дросселе 8 будет ограничиваться до величины, допустимой для подачи

1607069

5 на вход датчика 9 тока. Взаимный фазовый сдвиг систем напряжения ротора и синхронизирующих напряжений близок к

90 эл. град. (на фиг. 4 характеристика

М = f(Q), где 0 — частота вращения электродвигателя 1). По мере разгона электродвигателя 1 снижается амплитудное значение напряжения ротора, а также частота этого напряжения. Однако падает и индуктивное сопротивление линейных дросселей 8, что обеспечивает стабилизацию амплитуды токов на входе датчиков 9 токов, а следовательно, и стабилизацию амплитуды синхронизирующих напряжений на выходе многоканального блока 4 синхронизации (фиг. 5).

По мере разгона электродвигателя 1 растет и фазовый сдвиг Лср синхронизирующих напряжений (фиг. 4) достигая максимума при частоте вращения О=Q„„. Соответственно растет фазовый сдвиг развертывающих напряжений Upa38 (фиг. 3) . При неизменной величине напряжения управления (U„) это может вызывать изменение угла управления преобразователем 2 в роторной цепи электродвигателя 1 (а и сс на фиг. 3). Для исключения этого явления в предлагаемом устройстве предусматривается подача на дополнительный вход нуль-органа 6 блока 5 формирования управляющих импульсов корректирующего сигнала U с выхода нелинейного преобразователя 7, вход которого подключен к датчику 3 угловой скорости электродвигателя. Характеристика нелинейного преобразователя 7 повторяет в масштабе фазовую зависимость синхронизирующих напряжений (на фиг. 4 U. = f(Q) и Лгр = f(Q) совпадают). Выходной сигнал нелинейного преобразователя 7 U ° суммируется с напряжением Uy Hà входе нуль-органа 6. Величина суммарного управляющего сигнала обеспечивает поддержание неизменной величины угла управления преобразователем 2 в роторной цепи электродвигателя 1.

Поскольку частота среза многоканального блока синхронизации устройства равна минимальной рабочей угловой частоте, то

C диапазон работы устройства лежит в области отрицательных ординат ЛАЧХ. Коэффициент передачи системы линейный дрос.ель -- датчик тока значительно меньше единицы. Это означает, что любая помеха, возникающая На входе устройства, будет подавляться.

Этим обеспечивается высокая помехоустойчивость устройства, а следовательно, и высокая надежность его работы.

Формула изобретения

1. Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее тиристорный преобразователь с силовым входом для подключения к фазным выводам обмотки ротора электродвигателя, датчик угловой скорости электродвигателя, многоканальный блок синхронизации, Входом соединенный с цепью ротора электродвигателя, выходом указанный блок синхро2п низации соединен с тремя входами блока формирования управляющих импульсов нуль-органом, выходы которого подключены к управляющим входам тиристорного преобразователя, отличающееся тем, что. с !i».lbIo повышения надежности и упрощ»ния, в него

25 введен дополнительно нелинейный преобразователь с арктангенциальной характеристикой, вход которого подключен к выходу датчика угловой скорости электродвигателя, а выход соединен с дополнительным входом нуль-органа блока формирования управлякщих импульсов.

2. Устройство по п. 1, отличаюи ееся тем, что многоканальный блок синхронизации выполнен в виде стабилизатора тока пер»менной частоты, каждый, канал которого содержит последовательно соединснпы» лиц йный дроссель и датчик мгновенных значений тока, причем выходы упомянутых датчиков тока образуют выходы многоканального блока синхронизации. а входы линейных

40 дросселей образуют входы для соединения с цепью ротора электродвигателя.

1607069

1, 1

1

1

1 ! !

t аде

Соста =.,èòå пн 1l Ба гнев

Техре I А. Кравчьь Корректор А. . )сау.е ll<:)

Тираж «55 Подписное редактор О. (.несивв!х

Заказ 3555

БНИИПИ Государственного комитента но изобретениям и открв тиии !If: I . г <.(. Г ! 13035, гМоскна, Ж 35, Рву ш скак наб.. д. 4я

Производственно-излателвскии:огиб н:: г «Патент», г. Ужгород, "!1. Га: «ë;II: Г1