Устройство для управления асинхронным электроприводом

 

<>748765

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

Союз Советскнк

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 300678 (21) 2635050/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150780 Бюллетень Мо 26

Дата опубликования описания 150780

/ (51)М. Кл.

Н 02 P 7/62

Государственный комитет

СССР йо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316. . 718. 5 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Л.Б.Масандилов, Ю.В.Рожанковский, В.И.Холин и Ю.И.Гетман

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам управления асинхронным электроприво- . дом, в частности, при наличии зазоров в механической передаче. 5

Известны-устройства для управления электроприводами, обеспечивающие пониженную скорость вращения двигателя, используемую, в частности, для выбора зазоров в механических пере- 10 дачах, Известно устройство, в котором сформированная требуемая величина скорости в момент выбора зазоров сравнивается с текущими значениями 15 скоростей ведомого и ведущего элементов механической передачи (1) .

Недостатком этого устройства является необходимость в использовании специального магнитоупругого датчи- 2р ка момента.

Известно также устройство для получения пониженной скорости асинхронного двигателя с фазным ротором путем дозированной подачи тока в обмот-25 ки статора по определенному закону, обмотки же ротора получают питание от источника постоянного тока Pj.

Недостатки этого устройства — наличие дополнительных источников пос- 30

2 тоянного тока для питания обмоток статора и ротора, а также наличие специальных регуляторов тока дпя", коммутации статорных цепей асинхронного двигателя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату"-является устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее включенные в каждую фазу статора двигателя сйловые коммутирующие элементы и командный блок, подключенный ко входам управляющих органов коммутирующих элементов (3) .

Однако это устройство Имеет недостаточно большой диапазон регулирования скорости двигателя и связанную с этим недостаточную надежность работы электропривода при выборе зазора.

Цель изобретения ° расширение диапазона регулирования скорости и повышение надежности работы электропривода при наличии зазора в механической передаче.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления асинх« ронным двигателем введены дополнительный силовой коммутирующий эле748765

Мент в одну из фаз ротора, последовательно соединенные генератор низкочастотных импульсов, ключевой элемент и распределитель импульсов, выходы которого соединены с одним из входов каждого управляющего органа, а также триггер, выход которого

5 подсоединен к управляющим входам ключевого и дополнительного силового коммутирующего элементов, а входы триггера подключены к командному блоку. Кроме того, для автоматического переключения электропривода из шагового режима в режим пуска на высокую скорость в устройство дополнительно введены включенный между выходом командного блока и 35 вторым входом триггера элемент ИЛИ, включенный в одну из двух оставшихся фаз ротора, датчик тока и последовательно соединенный с ним компаратор, подключенный к выходу ключе- 29 вого элемента элемент выдержки времени и элемент И, выход которого соединен с одним из входом элемента

ИЛИ, один вход элемента И подключен к выходу элемента выдержки вре- 25 мени, а другой вход — к выходу компаратора.

На фиг. 1 изображена схема устройства, обеспечивающая шаговый режим работы асинхронного двигателя; на фиг. 2 — схема, обеспечивающая автоматическое переключение двигателя из шагового режима работы в режим пуска на высокую скорость после выбора зазора в механической части электропривода.

Устройство (фиг.1) содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, в фазы статора которого включены силовые коммутирующие элементы 2-4 с управляющими органами 5-7 соот- 40 ветственно, а в одну фазу ротора включен дополнительный силовой коммутирующий элемент 8. Устройство содер-жит "1 акже последовательно соединенные генератор 9 низкочастотных им- 4 пульсов, ключевой элемент 10 и распределитель 11 импульсов, выходы которого подключены к одному из входов каждого управляющего органа, триггер 12, выход которого подключен к управляющим входам ключевого элемента 10-и дополнительного силового коммутирующего элемента 8, и командный блок 13, соединенный со входами триггера 12 и входамй управляющих органов 5-7.В фазы ротора асинхронного двигателя могут быть включены дополнительные сопротивления 14.

Устройство (фиг ° 2) дополнительно содержит включенный между одним из выходов командного блока 13 и вторым фО входом триггера 12 элемент 15 ИЛИ, включенный в фазу ротора датчик 16 тока и последовательно с ним соединенный компаратор 17,элемент 18 выдержки времени, подключенный к выходу ключевого элемента 10,и элемент 19 И, выход которого соединен с одним из входов элемента 15 ИЛИ, а входы элемента 19 И подключены к выходам компаратора 17 и элемента 18 выдержки времени.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

В исходном состоянии на один из входов каждого управляющего органа

5-7 подается от командного блока

13 сигнал, запрещающий включение силовых коммутирующих элементов 2-4, поэтому асинхронный двигатель отключен от сети. Сигнал, подаваемый на управляющий вход дополнительного силового коммутирующего элемента 8, также является запрещающим сигналом.

В исходном состоянии на выходе триггера 12 этот сигнал отсутствует, поэтому силовой коммутирующий элемент

8 включен. Для включения электропривода командный блок 13 подает командный сигнал "Пуск" на вход триггера

12 и одновременно снимает запрещающие сигналы со входов всех управляющих органов 5-7. При этом на выходе триггера 12 появляется сигнал, который отключает силовой коммутирующий элемент 8 и с помощью ключевого элемента 10 подключает выход генератора 9 импульсов ко входу распределителя

11 импульсов. Последний поочередно подает запрещающие импульсы на управляющие органы 5-7, в связи с чем в такой же последовательности отключаются силовые коммутирующие элементы

2-4, т.е. в каждый момент времени к сети подключены только две фазы статора асинхронного двигателя 1 °

Обмотки статора в этом случае создают неподвижное в пространстве пульсирующее магнитное поле, вектор которого определяется как геометрическая сумма векторов магнитных полей двух подключенных к сети обмоТоК статора. Токи. статора наводят в обмотках ротора электролвижущие силы, под действием которых протекают токи только в двух обмотках ротора, так как его третья обмотка разомкнута вследствие отключения дополнительного силового коммутирующего элемента 8. При этом в роторе асинхронного двигателя 1 аналогично его статору создается пульсирующее магнитное поле. В результате взаимодействия пульсирующих полей .статора и ротора последний поворачивается, стремясь занять положение, при котором оси указанных полей совпадают.

Допустим, что в некоторый момент времени на выходе распределителя

11 импульсов имеется запрещающий сигнал, который отключает с помощью управляющего органа 5 силовой коммутирующий элемент 2, поэтому к сети подключены только фазы В и С статора асинхронного двигателя 1. В соответ748765 ствии с этим в статоре возникает пульсирующее магнитное поле. При этом пульсирующее магнитное поле ротора, взаимодействуя с полем статора, удерживает ротор в положении, в котором средняя составляющая момента развиваемого двигателем 1 уравнове- шивается моментом сопротивления на

его валу. В .частности, если момент сопротивления на валу отсутствует, то ротор занимает положение, совпадаю- о щее с вектором магнитного поля статора.

Прн очередном срабатывании распределителя 11 импульсов запрещающий сигнал перебрасывается со входа управляющего органа 5 на вход другого, например на вход управляющего органа 6. При этом включается силовой коммутирующий элемент 2 и,отключается силовой коммутирующий элемент 3, т.е. к сети оказываются под- 20 ключенными обмотки фаз А и С статора, в результате чего вектор поля статора изменяет свое положение. Поле ротора, взаимодействуя с полем статора, поворачивает ротор на угол, 25 при котором сдвиг по фазе между векторами полей статора и ротора такой же, как и при подключении к сети обмоток фаз В и С статора, а средняя составляющая момента асинхрон- 3Q ного двигателя снова уравновешивается моментом сопротивления на валу.

Очередной запрещающий импульс с выхода распределителя 11 импульсов подается только на вход управляющего органа 7, поэтому к сети оказываются подключенными фазы A .и В статора асинхронного двигателя 1, и ротор опять поворачивается на такой же угол, как и ранее. Скорость поворота (шагания) ротора двигателя определяется частотой генератора 9 импульсов.

Указанный шаговый режим работы продолжается до тех пор, пока на выходе командного блока 13 не появится сигнал "Стоп", подаваемый на вход триггера 12. В этом случае сигнал на выходе триггера 12 исчезает, в результате чего замыкается силовой коммутирующий элемент 8 в цепи ротора и размыкается ключевой элемент 50

10. Сигналы с выхода генератора 9 импульсов на вход распределителя 11 импульсов не поступают, поэтому на всех выходах последнего они также отсутствуют. Отсутствие запрещающих 55 импульсов на входах управляющих органов 5-7 приводит к замыканию силовых коммутирующих элементов 2-4 во всех фазах статора двигателя 1, который переводится в симметричный Я) трехфазный режим работы, обеспечивающий разгон электропривода до заданной скорости.

Устройство (фиг.2) позволяет осуществить автоматическое переключение у

I двигателя из шагового режима работы в режим разгона до заданной скорости после выбора зазоров в механической передаче электропривода. Принцип действия этого устройства состоит в следующем. Включение двигателя 1 в шаговый режим работы осуществляется таким же образом, как и в устройстве на фиг.1, путем подачи команды

"Пуск" на вход триггера 12. При этом . размыкается силовой коммутирующий элемент 8 в цепи ротора и замыкается ключевой элемент 10, который подключает выход генератора 9 импульсов ко входу распределителя 11 импульсов. Сигнал с выхода ключевогб элемента 10 подается также на вход элемента 18 выдержки времени, настроенного на время срабатывания, несколько меньшее длительности одного импульса низкочастотного сигнала, формируемого генератором 9 импульсов. Поэтому в конце каждого шага на выходе элемента 18 выдержки времени появляется сигнал, который подается на первый вход элемента 19 И.

Второй вход указанного элемента подключен к выходу компаратора 17, на первый вход которого подается постоянный сигнал, пропорциональный току уставки, а второй вход компаратора

17 подключен к выходу датчика 16 тока фазы ротора. При наличии зазоров в механической передаче двигатель 1 работает с небольшим моментом сопротивления на валу, определяемым только трением в элементах механической передачи,. поэтому, если зазор еще не выбран, то в конце каждого шага, когда наступает установившийся режим работы, ток ротора, который в уста новившемся режиме пропорционален моменту двигателя 1, становится меньше тока уставки, подаваемого íà первый вход компаратора 17. В этом случае сигнал на выходе последнего отсутствует, отсутствует он также на выходе элемента 19 И. После выбора зазоров момент сопротивления на валу двигателя. возрастает, так как теперь он определяется еще и моментом сопротивления на валу приводимого механизма, например механизма передвижения крана. По этой причине в конце шага, когда наступает .установившийся режим работы двигателя 1, сигнал на выходе датчика 16 тока ротора становится больше сигнала, пропорционального току уставки, который подается на первый вход компаратора

17. В этом случае на выходе компаратора 17 появляется сигнал, который подается на второй вход элемента

19 И. Так как в конце каждого импуль» са (шага) на первом входе элемента

19 И имеется сигнал, подаваемый от элемента 18 выдержки времени, то на выходе элемента 19 И после выбора за7:

748765 эоров появляется сигнал, который через элемент 15 ИЛИ подается на вход триггера 12 и производит переключение электропривода из шагового режима работы в режим разгона на заданную скорость таким же образом, как это показано при описании устройства на фиг.1 после подачи команды "Стоп" от командного блока 13.

Устройство для управления асинхронным электроприводом позволяет расширить диапазон регулирования скорости и увеличить надежность электроприводов за счет выбора зазоров в механической передаче при весьма малой скорости вращения двигателя.

10

Формула изобретения

1. Устройство для управления . 20 асинхронным электроприводом, содержащее включенные в каждую фазу статора двигателя силовые коммутирующие элементы и командный блок, подключенный ко входам управляющих органов 25 коммутирующих элементов, о т л и— ч а ю щ е е с я тем,что,с целью расширения диапазона регулирования скорости и повышения надежности электропривода при наличии зазора в ме- 30 ханической передаче, в. него введены включенный в одну из фаз ротора дополнительный силовой коммутирующий элемент, последовательно соединенные генератор импульсов, ключевой элемент 35 н распределитель импульсов, выходы которого соединены с одним из входов каждого управляющего органа, и триггер, выход которого подключен к управляющим входам ключевого и дополнительного силового коммутирующего элементов, а входы триггера подключены к командному блоку.

2 ° Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно содержит включенный между выходом командного блока и одним из входов триггера элемент ИЛИ, включенный в одну иэ двух оставшихся фаз ротора, датчик тока и последовательно соединенный с ним компаратор, подключенный к выходу ключевого элемента элемент выдержки времени и элемент И, выход которого соединен с одним из входов элемента ИЛИ, один вход элемента И подключен к выходу элемента выдержки времени, а другой вход — к выходу компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9259238, кл. Н 02 Р 5/00.

2. Лавринов Н.А. Шаговый электропривод с асинхронным двигателем с фазным ротором. — Труды МЭИ, вып. 302, М., 1976, с. 12-16.

3. Захаржевский О.A., Фурсов С.Л., Белых Б.С °, Богословский A.Ï., Яуре A.Ã. и Волкова З.С. Тиристорные регуляторы асинхронных двигателей с фазным ротором.-Сб. "Электротехническая промышленность", сер. "Электропрнвод", 1/45. N °, 1976, с. 21-22.

7487á5

5 са

Составитель Е.Перемыслова

Техред М.Кузьма Корректор МаДемчик

Редактор С.Лыжова

Заказ 4382/20 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушскак ааб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4