Устройство для управления электродвигателем переменного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистииеских

Реслублик (»687553

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. спид-в (22) Заявлено 01.06.77 (21 ) 2492181 24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (5I ) .Ц. Kл- .

Г! 02 Р 7)4() Государственный номнтет

СССР оо делам нзооретеннй н аткрытнй

Опубл икова но 25.09.79. Бюллетсн ь Л 35

Дата опубликования описания 05.10.79 (51) "1К() 131() .7! (088.8) Б. Н. Абрамович, В. A. Буянов н А. Л. Круглый (72) Авторы изобретения

Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро крупных электрических машин (71) Заявитель (54) УСТРО! !СТВО ДЛ Я У!1РЛВ,1ЕНИ51

ЭЛЕКТРОДВИ ГЛТЕ:1 ЕМ Г1Е РЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления электродвигателями переменного тока двойного питания.

Известны устройства для регулирования скорости двигателя переменного тока двойного питания, содержащие преобразователь частоты, блок управления преобразователем, синхронный тахогенератор, трансформатор, регулятор, выключатель (1) .

Регулирование скорости двигателя такими устройствами осуществляется путем изменения амплитуды и частоты HB выходе преобразователя частоты, постоянно включенного в цепь ротора двигателя.

В таких устройствах мощность преобразователя частоты и питающего трансформатора составляет 33 — 50% мощности двигателя, а диапазон регулирования частоты 50% от частоты питающей сети. Это резко удорожает двигатель, затрудняет использование простых схем преобразователей частоты с непосредственной связью и препятствует широкому промышленному внедрению упомянутых двигателей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления эл hTpo (âèгателсм пером »»ol о тока, содсржан(се источник питания, преооразователь частоты и блок управления прсобразователем в цепи питания ротора двигателя, выключатель в цепи питания статора двигателя и двухканальный регулятор, выходы каналов которого соединены со входами блока управления преобразователем частоты (2). Первый канал управления осугцествляет управление двигателем при пуске, а второй — в номинальных режимах работы

)ц двигателя. Г1ервый канал управления в известном устройстве выполнен на трехфазном генераторе частоты, преобразующем сигнал управления в напряжение, уровень и частота которого пропорциональны сигналу управления.

Недостатком данного устройства, обусловленным выполнением первого канала управления, является повышенная установочная мощность функциональных узлов в цепи питания ротора двигателя. Мощность преобразователя частоты и силового трансформатора здесь не зависит от диапазона регулирования, что делает известное устройство нсэкономичным для применения

687553 в электроприводах с узким диапазоном регулирования скорости двигателя.

Цель изобретения — снизить установочную мощность в цепи питания ротора двигателя.

Это достигается тем, что в устройстве

$ для управления электродвигателем переменного тока, содержащем источник питания, преобразователь частоты и блок управления преобразователем частоты в цепи питания ротора двигателя, выключатель в цепи питания статора двигателя и двухканальный ре- 1о гулятор, выходы каналов которого соединены с входами блока управления преобразователем частоты, первый канал регулятора выполнен на программном и фазосдвигающем устройствах, входы которых подключе1$ ны к ротору двигателя, выход программного устройства — ко второму входу фазосдвигаю щего устройства, один выход которого соединен с входом второго канала регулятора а другой выход фазосдвигающего устройства соединен с выходом первого канала zo регулятора.

На фиг. 1 показана структурная принципиальная схема устройства для управления электродвигателем переменного тока; па фиг. 2 — временная диаграмма его рат$ боты.

Устройство содержит электродвигатель 1, «одключаемый при помощи выключателя 2 к сети переменного тока. К ротору двигателя постоянно подключен преобразователь 3 зо частоты, питание которого осуществляется от источника 4 питания, а управление

:ерез блок 5 управления преобразователем.

На входы блока 5 управления подключены выходы двухканального регулятора 6, являющиеся выходами первого 7 и второго 8 каналов регулятора.

Канал 7 регулятора 6 выполнен на прораммном устройстве 9 и фазосдвигающеM устройстве 10, входы которых подключе ны к ротору, но могут также подключаться и к статору двигателя 1. Выход программного $о устройства 9 соединен со вторым входом фазосдвигающего устройства 10, которое выполнено на формирователе 11 сигнала, пропорционального ЭДС ротора двигателя, генератор 12 пилообразного напряжения и нуль-индикаторе 13, соединенных последовательно. Выход программного устройства 9 соединен с первым входом нуль-индикатора

13, первый выход которого соединен со входом второго канала регулятора, а второй является выходом первого канала регуля- $о тора.

Устройство для управления электродвигателем переменного тока работает следующим образом.

При пуске статор двигателя 1 при помощи выключателя 2 подсоединяется к сети.

В роторе двигателя 1 при этом наводится

ЭДС, амплитуда и частота которой зависят от скольжения. Преобразователь 3 частоты

4 представляет собой по отношению к наводимой ЭДС в фазах ротора ключи переменного тока, работающие в режиме зависимого инвертора. При этом величина тока в роторе может регулироваться по первой гармонической моментом включения преобразователя 3 по отношению к ЭДС ротора.

При включении преобразователя 3 с углом a., отсчитываемым от момента перехода фазной ЭДС ротора двигателя через нуль и равным «р, где «р = агс(д — - — (Кр и йр

1. р — активное и индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора, S — скольжение, ь — угловая частота сети), в токах статора и ротора отсутствуют апериодические составляющие. Данный режим (для одной фазы ротора) показан на фиг. 2, где E — наводимая в фазах ротора ЭДС, а + — угол включения преобразователя по отношению к E ; U = U — напряжение фазы ротора двигателя 1, равное напряжению преобразователя 3; ipse — ток фазы ротора двигателя.

При изменениях угла включения преобразователя 3 в пределах sr, a («р можно изменять ток фазы ротора двигателя от максимального значения до нуля.

Тиристоры преобразователя 3 работают при пуске в режиме инвертирования наведенной ЭДС. Угол включения преобразователя 3 по отношению к наведенной ЭДС формируется блоком 5 управления по сигналу канала 7 регулятора 6. В начальный момент пуска значение угла «р задается программным устройством 9. В дальнейшем программное устройство 9 корректирует значение угла включения преобразователя в зависимости от теплового состояния структуры вентилей преобразователя 3, которое оценивается прямым или косвенным методом тем же устройством 9.

В результате программное устройство 9 выдает сигнал в нуль- индикатор 13 фазосдвигающего устройства 10. На второй вход нуль-индикатора приходит сигнал с ротора двигателя 1, преобразованный формирователем 11 сигнала и генератором пилообразного напряжения 12. При совпадении сигналов в нуль-индикаторе 13 на выходе последнего появляется сигнал, который поступает в блок 5 управления преобразователем.

В процессе пуска угол ««. y включения преобразователя 3 по отношению к наведенной в роторе ЭДС может корректироваться и по другим параметрам, например, по току статора за счет возможной связи формирователя 11 и статора двигателя 1, а также по сигналам внешней связи (управление).

Однако во всех случаях угол а «и соответственно ток в роторе и через преобразователь не должен превышать значений, при которых перегрев структуры вентилей превышает допустимый, определяемый в каждом данном конкретном случае программным уст ро йст в о м 9.

687553 э

В процессе разгона двигателя 1 по достижении им скорости, соответствующей границе рабочего диапазона регулирования, происходит отключение канала 7 и подключение канала 8 регулятора. Это переключение происходит по сигналу канала 7 или внешних связей управления и отрабатывается регулятором 6.

Выполнение первого канала регулятора в виде программного и фазосдвигающего устройств позволяет решить противоречивые вопросы, возникающие при пуске двигателя с ограниченным диапазоном регулирования скорости. Это, с одной стороны, удовлетворение требований рабочего механизма (преодоление момента сопротивления, запуск механизма за заданное время и с заданным ускорением), а с другой стороны — создание таких режимов преобразователя частоты. при которых перегрев структуры силовых полупроводниковых приборов не превышает допустимого значения.

Формула изобретения

Устройство для управления электродвигателем переменного тока, содержащее соединенные последовательно источник питания, преобразователь частоты, блок управления преобразователем частоты в цепи питания ротора двигателя, выключатель в цепи питания статора двигателя и двухканальный регулятор, выходы каналов которого соединены со входами блока управления преобразователем частоты, от.1ичающееся тем. что, с целью снижения установочной мощности, один канал регулятора выполнен на программном и фазосдвигающем устройствах, входы которых подключены к ротору двигателя, выход программного устройства— ко второму входу фазосдвигающего устройства, один из выходов которого соединен со входом второго канала регулятора, а другой выход фазосдвигающего устройства соединенн с выходом первого канала регхлятора.

Источники информации, принятыс во внимание при экспертизе

1. Ботвинник М. М. и др. Управляемая машина переменного тока. М., Наука, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 411597, кл. Н 02 P 7 46. 1369.

687553

Составитель В. Самохин

Редактор О. Степина Техред О. Луговая Корректор М. Селехман

Заказ 5738/50 Тираж 857 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 1 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патентв, г. Ужгород, ул. Проектная, 4