Устройство для регулирования частоты вращения однофазного двигателя переменного тока

 

1! !1 655055

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

Со!оз Ьввтекнх

Со!!на!!нотичвскнх

Рево"б!3нк (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 22.07.76 (21) 2393011/24-07 (51) М. Кл.еН 62 Р 5/34 с присоединением заявки ¹

Гооудэ о в . ео!1ный комнтэт

Совета V.-.!!ветров СССР г г .ов;х наооретеннй н от 1!ытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (53) УДК 621.316.718. .5{088.8) (72) Автор изобретения

A. П. Лебедев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЬ|

ВРА1ЦЕНИЯ ОДНОФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

Изобретение относится к области рсгугп1рованпя частоты вращения двигателей пс!3ем еl! !!Ого тоl а и может быт ) испо тьзовано прсимущссг13спно в электроприводах.

«которых !13соустся изме! .ение !астot»i

«ра!ценпя 13!11 aTc;I", в четное число раз.

Извес!и!.! устройства для регулирования часготы вращения двигателя переменного тока, содержащие выпрями ге Ib переменного напряжения, усилитель мощности и генератор переменной частоты для задания требуc3loão закона изменения частоты:(1).

Недостатком таких устройств являются большис потери мощности при передаче энергии к электродвигателю в выпрямителе и усилителе мощности. Кроме того, необходимость в проме>куто !Ном выпрямительном звене усложняет устройство и, следовательно, снгтжает его надежность.

Известно устройство для регулирования частоты вращения двигателя переменного тока, содер кащее преобразователь входной синусоидальпой функции в абсолютную величину, вь.; олпснный на диодном мостике. мосто!30!! тиристорный коммутатор, слу3каший для рс«срсирования папрт1>кения. подаваемогÎ 1,а двигатель, и устройство уiiравлсиия тирисгорами коммутатора, задающее коэффициент деления частоты входI!0 0 напр>!женпя 13 3313HcHмости 0Т треб3 емой часто ы врагцения двигателя (21.

Недостатками известного устройства являются значительные затраты мощности на ут-равле !Ис и налп1ие большого количества элементов, что снижает его надежность.

В устроиствс далее не предусмотрено одноt3p(менllое изменение на!!ряжения Ilplt изменении час Оты) что Ведет 1 3 х3 дшени10 характсрис!и! pt31!Tателя: момента иа валу двигателя, КПД двигателя. Кроме того, режим работы тиристорпых коммутаторов на пндуктивнуlo нагрузку без применения с. сциальных мер обычно приводит к запаздываншо иык.поченпя тиристоров из-за сдвига фаз межд напряжением и током, iro приводит к прямому закорачиванию диагонали диодиогo моста и аварии.

Цель изобретения — снижение затрат мощности на управление, упрощение и повышение надежности устройства.

Цель достигается тем, что управляющие электроды тиристоров, включенные к двум

IIo;Icoî3t0Têàì трансформатора со средним

«1: «одом. сосдш;сны .»ежду собой через

;;ондс:!с,Top, а опора тпристора одного плеча коммутатора связана с управляющим э, lc ITpogo3I тltpitcTopa другого плеча ком313татора через резистор и диод.

655055

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг, 2 — диаграмма напряжений на основных элементах устройства.

Устройство содержит трансформатор с первичной l и вторичной 2 обмотками. 11ервичная обмотка 1 имеет среднюю точку 3, образуя полуобмотки 4 и о. 11олуобмотки 4 и о соединены с тиристорами 6, 7 в кольцсву"о цель, образующую плечи мостового коммутатора, Один из концов входной диагонали мостового коммутатора образован общей точкой 8 соединения катодов тиристоров 6, 7, а второй ее конец — средней точкои 3 первичной обмотки l. Концы последней соединены с анодами тиристоров 6, 7, образуя концы выходной диагонали коммутатора. Катод тиристора 6 через резистор 9 соединен со своим управляющим электродом, который через последовательно соединенные диод 10 и резистор 11 соединен с анодом тиристора I. Катод тиристора 7 аналогичным образом через резистор 12 соединен со своим управляющим электродом, который через последовательно соединенные диод 13 и резистор 14 соединен с анодом тиристора b. Аноды диодов 10, 13 через запоминающий конденсатор 15 соединены между собой по переменному току. Входная диагональ коммутатора соединена через зажимы 16, 17 непосредственно с на-1 пряжением сети, Выход устройства образован концами вторичной обмотки 2 трансформатора, к которым подключен регулируемый однофазный двигатель 18 переменного тока.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При поступлении через входные зажимы

16, 17 на среднюю точку 3 трансформатора положительной полуволны напряжения откроется один из тиристоров, например, тиристор 6, при достижении необходимого положительного напряжения на его аноде и на его управляющем электроде (момент 11 на диаграмме фиг. 2). Через него потечет ток, который замыкается по цепи 16, 3, 4, 6, 8, 17, при этом на вторичной обмотке 2 и на электродвигателе 18 возникает напряжение положительной полярности (фиг. 2 интервал t> —.t> диаграмма 18). Резистор 14 оказывается подсоединенным через открытый переход тиристора 6 к общей шине 8 и на управляющий электрод тиристора 7 относительно катода поступает нулевое напряжение препятствующее отпиранию тиристора 7. Таким образом, в интервале времени tr — tq тиристор 7 закрыт (фиг. 2 — диаграмма 7). В момент1 с зажимов 16, 17 источника питания на среднюю точку 3 трансформатора поступает отрицательная полуволна синусоиды, поэтому тиристор 7 продолжает оставаться закрытым. Тиристор 6 закрывается в момент з (фиг.2 — диаграмма 6) при спадании тока, протекающе5

I0

65 го через тиристор 6, до величины меньшей удержания. 1 аким образом, тиристоры 6, 7 оказываются закрытыми отрицательным напряжением сети, т. е. происходит отсечка отрицательной полуволны, и на вторичной обмотке 2 напряжение отсутствует. Величина отрицательного напряжения на аноде тиристора 6 меньше, чем на аноде тиристора 7 за счет ЭДС самоиндукции, возникающеи Hd полуобмотке 4 и направленной навстречу входному напряжению (интервал

t3 —. 4, диаграммы 6, 7) . Конденсатор l о начнет заряжаться от более положительного напряжения на аноде тиристора 6 по цепи

4, 14, 15, 11, 5, 3, 4. При этом на правой обкладке конденсатора 15 будет положительное напряжение, на левой — отрицательное (момент tg, график 15). При поступлении следующей положительной полуволны напряжения на среднюю точку 3 трансформатора открывается тиристор 7 через открытый положительным напряжением с конденсатора 15 диод 13 (момент tq, график 7). Через тиристор 7 протекает ток, который замыкается по цепи 16, 3, 5, 7, 8, 17. Направление тока, протекающего по обмотке 5 трансформатора (интервал t —.te, диаграмма 18); изменилось на противоположное по сравнению с интервалом t< — 4 (диаграмма 18, фиг. 2). Поэтому на полуобмотке 4, а, следовательно, на двигателе

18 полярность напряжения меняется на противоположную (интервал 4 —:4). Резистор 11 оказывается подсоединенным через открытый тиристор 7 к общей точке 8, при этом конденсатор 15 разряжается по цепи

15, 14, 4, 3, 5, 11, 15 (интервал tq —.. tq, диаграмма 15). В момент 1 приходит очередная отрицательная полуволна напряжения на входе устройства, и в момент t7 тиристор 7 закрывается.

Далее процессы повторяются.

Таким образом, осуществляется отсечка отрицательных полуволн входного напряжения, а каждая вторая положительная полуволна инвертируется трансформатором, благодаря изменению направления тока в первичной обмотке 1 трансформатора (график 18 на фиг. 2). При этом на электродвигатель 18 поступает переменное напряжение Уд (фиг, 2 — диаграмма 18), период которого в два раза больше периода входного напряжения, а частота его основной гармоники равна —, где f — частота входного наf

2 пряжения.

Таким образом, амплитуда основной гармоники выходного переменного напряжения равна почти половине амплитуды входного напряжения, а частота ее равна половине частоты входного напряжения, т. е. обеспечивается пропорциональное изменение напряжения и частоты в соответствии с формулой

655055

18 где f), fz — частоты напряжений, питающих двигатель; 0

U> и M> — напряжение и момент на валу двигателя, соответствующие частоте f, U2, M> — напряжение и момент на валу двигателя, соответствую- 10 щие частоте f2.

При таком соотношении частот и амплитуд переменных напряжений обеспечивается постоянный вращающий момент на валу электродвигателя. При этом в сигнале от- 15 сутствуют четные гармоники, а третья имеет амплитуду в 12 раз меньшую основной, пятая — в 21 раз меньшую основной, что положительно сказывается на работе потребителей, обеспечивает уменьшение час- 20 тоты электродвигателя в два раза при сохранении постоянного момента на валу электродвигателя и других характеристик.

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты вращения однофазного двигателя переменного тока, содержащее мостовой коммутатор, в два плеча которого включены тиристоры, трансформатор со средним выводом и блок управления, отличающееся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и экономичности устройства, управляющие электроды тиристоров соединены между собой через конденсатор, а анод тиристора одного плеча коммутатора соединен с управляющим электродом тиристора другого плеча коммутатора через резистор и диод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3259827, кл, 321 — 4, 1966.

2. Патент США № 3757184, кл. 318 — 231, 1973.

655055

4 а с

76 -77

78 айаг 2

Редактор А. Садомо"Заказ 314715 Изд. М 258 Тираж 8Г>5 Подписное

1-1ПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 2К-35, Раушская паб., д. 4/5

Типографии, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Боев

Техред А. Камышникова

Корректоры: E. Хмелева н A. Галахова