Электропривод переменного тока

 

Использование: в приводах вентиляторов , шлифовальных машин, механизмов гсризонтальнэгоперемещения подъемно-транс.юртных машин. Сущность: измеритель частоты вращения электропривода составлен из датчика 8 тока и датчика 7 напряжения, включенных в цепи для обмотки асинхронного деигэтеля 1. Выходы датчиков подключены к входам делителя 9, выход которого соединен с входом нелинейного блока 10, yt -анавливающего зависимое ь частоты вращения двигателя от его параметров. В результате устанавливается однозначная взаимосвязь между напряжением , током статорной обмотки ДВИГЗТРЛЯ и его частотой вращения. 5 ил. (Л 00 00 ю Фиг. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Н 02 Р 5/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4794204/07 (22) 21.02.90 (46) 30.08.92. Бюл. М 32

{71) Уральский политехнический институт им. С.М,Кирова (72) И.Я.Браславский, А.М.Зюзев и Д.Г,Тимофеев (56) Ключев В.И. Теория электропривода. М.:

Энергоатомиздат, 1985.

Авторское свидетельство СССР .М 849402, кл. Н 02 Р 7/635, 1981.

Авторское свидегельство С .СР

N. 570968, кл. Н 02 Р 5/36, 1977. (54) ЗЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

„„. Ж„„1758821 А1 (57) Использование: в приводах вентиляторов, шлифовальных машин, механизмов горизонтального перемещения подьемно-транс ортных машин, Сущность; измеритель частоты вращения злектропривода составлен из датчика 8 тока и датчика

7 напряжения, включенных в цепи для обмотки асинхронного двигателя 1. Выходы датчиков подключены к зходам делителя 9, выход которого соединен с входом нелинейного блока 10, ус:анавливающего зависимость частоты вращения двигателя от его параметров. Б результате устанавливается однозначная взаимосвязь между напряжекием, током статорной GGMQTKN двигателя и

его частотой вращения. 5 ил.

1758821

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых асинхронных электропривадах с повышенным моментом инерции. а именно

В приводах ВентилятарОВ, шлифовальных машин, механизмов горизонтального пере-. мещения подьемно-транспортных машин, Известны регулируемые по частоте вращения асинхронные электродвигатели. использующие.в качестве датчика обратной связи по частоте вращения тахогенератор.

Однако использование тахогенераторов в ряде случаев является нежелательным, в частности, из-за сложности их механического соединения с асинхронным электродвигателем.

Известны также регулируемые асинхронные электроприводы, в которых измеряется скольжения асинхронного двигателя по сигналам датчиков тока и напряжения, включенных в цепи питания двигателя.

Однако назначением этих устройств является только индикация частоты вращения двигателя без обеспечения ее регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому является регулируемый электропривод переменного така, содержащий тиристарный преобразователь напряжения, включенный в статарные цепи асинхронного двигателя, блок управления, выходом г адключенный к управляющему входу, тиристарнаго преобразователя напряжения, а Входам — к выходу блока сравнения, один вход котарага соединен с выходом блока задания частоты вращения, а другой вход — с выходам измерителя частоты вращения.

Недостатком устройства является низкая точность регулирования частоты вращения с асинхронного электродвигателя из-за отсутствия однозначной зависимости между частотой вращения асинхронного двигателя; напряжением на вентилях тиристорного преобразователя напря>кения и током статора асинхронного электродвигателя,. что приводит к отклонению частоты вращения от заданной при изменении нагрузки двигателя или напряжения сети.

Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты Вращения.

Указанная цель достигается тем, что электропривод переменнога тока, содержащий электронный двигатель, тиристорный преобразователь напряжения, снабженный зажимами для подключения к сети, а выходом подключенный к статорной обмотке асинхронного двигателя, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом тиристарного преобразователя, а вход с Выходам блока сраВнения, Один вход которого соединен " выходом блока задания частоты Вращения, а другОи вход — с выходам измерителя частоты вращения, снабжен датчиками тока и напряжения, входы которых образуют входы измерителя частаты вращения, подключенные к статорным обмоткам асинхронного двигате19 ля, блоком деления, входы делителя и дели15

2О

V Г»

4g

59

55 мого которого соединены соответственна с выходами датчиков тока и напряжения, и нелинейным блоксм, входом подключенноm к выходу блока деления, а выход нелинейнога блока, абразук>щий выход измерителя частоты вращения, соединен с другим входам блока сраВнениЯ.

На фиг.1 представлена структурная схема элекгропривода переменнога тока, на фиг.2 — структурная схема датчиков напряжения и тока; на фиг.3 — функциональная схамз блаха задания частоты вращения и блока сравнения; на фиг.4 — схема нелинейного блока; на фиг.5 — лоимер апроксима-ции функциональной зависимости блока нелинейнога преобразования.

Электропривод переменнога тока содержит асинхронный двигатель 1 (фиг,1), тиристорный преобразователь 2 напряжены, снабженный вывсдами для подключения к сети, а выходам саединенHûé ".o статарной обмоткой асинхронного двигателя, управляющий вход тиристарнага преобразователя падкл ачен к выходу блока 3 управления, входам соединеннага с выходам бла;а 4, сравнения. Один вход блока 4 сравнения связан с выходам задатчика 5 частоты вращения, à pp) гай — с выходам измерителя 6 час оты вращения. Измеритель 6 частоты вращения составлен из датчика 7 напря>кения и датчика 8 тока, вхадь. которых обоазуют входы измерителя 6 частоты врашения, подключенные к статорной обмотке асинхронного двигателя и последовательно соединенными между собой делителя 9 и нелинейнога блока 10.

Тиристарный преобразователь напряжения выполнен нереверсивным и датчики напряжения и тока на основе соответственно последовательно соединенных трансформаторов 11,12 (фиг.2) напряжения и тока первых фильтров 13 низких частот, выпрямителей 14, и вторых фильтров 15 низких частот, чьи выходы служат, соответственно, выходами датчиков 7Я, Блок 4 сравнения может быть выполнен на основе операционного усилителя 16, один из входов которого является входом обратной связи по частоте вращения, а другой вход подключен к потенциометру 17, 1758821 фг х,„Ю= до 1-Р» х (z о )-(х,„х -д,,) 20

ЗО

35 выполняющего функцию блока задания частоты вращения, Блок деления 9 позволяет по сигналам от датчиков напряжения и тока, пропорциональным действующему значению первой гармоники, соответственно, напряжения V> и тока 1 двигателя, определить полное сопротивление асинхронно".î двигателя Z =

V>/1 . которое связано с частотой в вращения, следующей функциональной зависимостью„реализуемой в блоке;

1 где N о — синхронная частота вращения асинхронного двигателя; . rs — активное сопротивление статорной обмотки;

r — активное сопротивление ротора, приведенное к статору; хщ — реактивное сопротивление контура намагничивания двигателя;

xs — синхронное реактивное сопротивление статорной обмотки; хг — синхронное реактивное сопротивление ротора, приведенное к статооу;

z — полное сопротивление двигателя.

Нелинейнь;й блок мах ет бь:ть на основе схемы, реализующий кусо жо-линейную аппроксимаци.о зависимости его ьыходного напряжения Jgb>y. от входного Vgx„oтражающего полученную выше зависимость частоты вращения Одвигателя от его параметров.

Данная схема с помощью потенциометров

18 и 21 и операционных усилителей 22 25 устанавливает точки Р>, Р, Рз, Р фиг.ь излома аппроксимирующей ломанной линии, а с помощью потенциаметров 26-29 и операционных усилителей ЗΠ— 33 формирует наклоны соответствующих участков аппроксимирующей ломанной линии.

Выходное напряжение Ч х снимается с выхода операционного усилителя 34.

Электропривод переменного тока работает следую :.;им образом.

Б иеходном состоянии, когда сигнал задания частоты вращения остается неизменным, частота вращения двигателя соответствует заданной, а момент, развиваемый двигателем, равен моменту нагрузки.

На выходах датчиков 7,8 напряжения и тока статора появляются сигналы, пропорциональные действующему значению первой гармоники соответственно напряжения и тока статора двигателя, на выходе блока 9 деления появляется напряжение. пропорциональное полному сопротивлению, а на выходе нелинейного блока 10- напряжение 8ых, пропорциональное частоте вращения асинхронного двигателя.

На выходе блока 4 сравнения, в котором определяется отклонение частоты вращения от заданного значения, подаваемого с блока 5 задания, вырабатывается сигнал, характеризующий ошибку по частоте вращения, зависящую от типа регулятора скорости и величины момента сопротивления на валу двигателя.

Блок 3 управления при этом обеспечивает на выходе тиристорного преобразователя 2 напряжение, достаточное для преодоления двигателем нагрузки при заданнойй частоте вращения.

При изменении задания на частоту вращения на выходе блока 4 сравнения появится напряжение, характеризующее отклонение частоты вращения данной величины, в зависимос A GT которого блок 3 управления тиристорами будет увеличивать или уменьшать напряжение на выходе тиристорного преобразователя напряжения 2.

Следовательно будет возрастать или уменьшаться ток, момент и, слсдовательно, частота вращения двига"еля. Сигналы на выходах датчиков 7,8 напряжения и тока будут отражать действующее значение первой гармоники напряжения и тока при изменении частоты вращения двигателя 1. Сигнал на выходе блока 9 деления будет соответс- вовать полному сопротивлению двигателя при новой частоте вращения, а сигнал на выходе нелинейного блока 10 — величине этой частоты вращения, что вызовет соответствующее изменение сигнала отклонения частоты вращения от заданного значения на выходе блока 4 сравнения. Процесс регулирования будет продолжаться до тех пор, пока на выходе блока 4 сравнения не установится сигнал ошибки по частоте вращения, обеспечивающий на выходе тиристорного преобразователя напряжение. достаточное для преодоления двигателем нагрузки при заданной частоте вращения, При изменении момента нагрузки и колебания напряжения сети поддержание заданной частоты вращения осуществляется аналогичным образом.

Таким образом, введение в злектропривод переменного тока на основе асинхронного трехфазного электродвигателя измерителя частоты вращения. снабженноro датчиками тока и напряжения, входы которых образует входы измерителя частоты вращения, подключенные к статорным обмоткам асинхронного двигателя, блоком деления, входы деЛителя и делимого которого соединены соответственно с выходами дат3758821

1 чиков тока и напряжения, и нелинейным блоком, входом подключенного к выходу блока деления, а выход нелинейного блока, образующий выход измерителя частоты вращения, соединен с дру им входом. с Gnoком сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока задания, благодаря однозначной связи между напряжением, током и частотой вращения повысить точность регулирования скорости асинхронного электродвигателя по сравнению с известнымм устройством.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, ñîдержащий асинхронный двигатель, тиристорный преобразователь напряжения, снабженный зажимами для подкяочания к сети, а выходом подкточенный к стажеркой обмотке асинхронного двигателя, блок.уе« равления, выход которого соадикен с управляющим . Входом тиристщ1його преобразователя напряженМ, а вход - e выходом блока сравнения, адик вад которого соединен с выходом 6лека заданюа частоты вращения, адруи)й вюд- с аыходом измерителя частотц вра@биия, от а ич а ашийся тем, что, с целью повьииекия точности регулирования, измеритель частоты вращения снабжен датчикзяи тока и Ва пряжения, входы которых образуют входы измерителя частоты вращения, подключенные к статорным обмоткам асинхронного двигателя, блоком деления, входы делителя и делимого которого соединены соответстБ ванно с выходами датчиков тока и напряжения, и нелинейным блоком, входом подключенным к выходу блока деления. а выход нелинейного блока, образующий выход измерителя частоты. вращения, соеди36 неи с другим входом блока сравнения, . причем нелинейный блок выполнен с возможностью реализации зависимости

" " 1 <до (1-/ » ("» Х«( — igg) (В„„Amer) где в" -синхронная частота вращения двигателя: " " .

rs — активное сопротивление обмотки

20 ст двигателя; . r — активнее сопротивление ротора, прииэдени69 к cT45%$8ji

w — феактивнеесопративление контура намегииеайнав двигателя;

25 х —. аеицюиноа реактивное сопротивление 06метки сгатщю;

xr-ñîèõðîííåà ðâàêòèåíîå ñîàðîòèâëeниа ротора. щдаедеиное к статору;

z — полное сопротивление двигателя.

175882i

Составитель А.Головченко

Редактор Ю.Середа Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M.Ìàêñèìèøèíeö

Заказ 3010 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101