Устройство для регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного электродвигателя

 

Союз Советскик

Социалист ическик

Республик

О П И С А H--И Е-

ИЗОБРЕТЕНИЯ "">7S S327 к Авторском свидетельству (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 130378 (21) 2588911/24 — 07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 151280. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 18,1280 (53)М. Кл.

Н 02 P .7/42

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 62-83: 621(. 313. 333. 072. .9.077(088.8) (72) Авторы изобретения

Е.Г. Абрамов, !0.А. Бродский и С.A. агнец (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронными двигателями общепромышленного применения.

Известно устройство дискретного регулирования частоты вращения двигателя путем деления частоты питания в п раз (11 .

Однако это устройство не обеспечивает плавности регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее встречно-15 параллельно включенные тиристоры в каждой фазе, цепи управления которыми связаны с выходами блока регулирования, и переключатель режимов работы, соединенный с блоком регулирования(21 .2О

Однако известное устройство не позволяет осуществить плавное регулирование скорости двигателя и имеет небольшой диапазон регулирования.

Цель изобретения — расширение диа- 25 пазона и плавности регулировання частоты вращения при одновременном снижении потерь скольжеиия.

Указанная цель достигается тем, что блок регулирования содержит вход- 30 ной инвертор, элемент регулируемой выдержки времени, два формирователя импульсов заданной длительности, согласущий инвертор, два трехфазных ждущих мультивибратора, четыре ограничителя импульсов, мультивибратор повышенной частоты, двадцать логических элементов И, двенадцать усилителей мощности, развязывающие устройства и два инвертора задающей частоты, причем входной инвертор входом соединен с одной из фаз питающей сети, а,выходoM — через элемент регулируемой,выдержки времени с последовательно соединенными двумя формирователями импуль- сов заданной длительности, выход последних соединен непосредственно со входом первого трехфазного ждущего мультивибратора и через согласующий инвертор — со входом второго трехфазного ждущего мультивибратора, первые два выхода первого ждущего мультивибратора подключены через ограничители импульсов соответственно к 1-4 и 5-8 элементом И, а третий выход — к 9 и 10 элементам И, первые два выхода второго ждущего мультивибратора через ограничители импульсов подключены соответственно к 11-14 и 15-18 элементам .И, а третий выход второго ждущего

788327 Согласно функционированию блока регулирования получение пониженной фиксированной частоты (фиг. 3) заключается в том, что с помощью тиристоров 1-12, переключаемых по заданной программе, на обмотках статора асинхронного трехфазного электродвигателя появляются выпрямленные импульсы с частотой, меньшей частоты питающей сети, при этом полярность импульсов непрерывно меняется.

5S бО

65 мультивибратора — 19 и 20 элементам И, выход переключателя режима "Вперед" . соединен с 1,2,6,7,11,12,16,17, а выход переключателя режима "Назад" соединен с 3,4,5,8,13,14,18 элементами И, выход первого инвертора задающей частоты соединен со входом второго инвер5 тора задающей частоты и с 1, 3, 7, 8, 9, 11,13,17,18,19 элементами И, а выход второго инвертора задающей частоты с 2,4,5,6,10,12,14,15,16,20 элементами И, мультивибратор повышенной частоты соединен со всеми двадцатью элементами И, выходы 1,2,5 и 3,4,6 элементов И совместно, а выходы 7,8,9,10 элементов И порознь соответственно подключены по.входам первых шести уси- 15 лителей мощности, выходы 11,12,15 и 13,14,16 совместно,а выходы 17,18,19

20 порознь соответственно подсоединены к оставшимся шести усилителям мощности, выходы усилителей мощности Щ являются выходами блока регулирования.

На фиг. 1 приведена силовая схема устройства, на фиг. 2 — блок регулирования, на фиг. 3 и 4 — диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит в каждой фазе сети питания двигателя тиристоры

1-12. Блок регулирования состоит из входного инвертора 13, соединенного .последовательна включенными элементом

14 регулируемой выдержки времени, формирователями 15 и 16 импульсов заданной длительности. Выход последних соединен входом первого трехфазного ждущего мультивибратора и через согласую-З5 щий инвертор 17 со входом второго, каждый из которых состоит соответственно из трех формирователей 18, 19, 20 и 21, 22, 23 импульсов. Первый и второй выходы первого и второго трех- 40 фазного мультивибраторов соединены соответственно с ограничителями 24, 25 и 26, 27 импульсов. Переключатели режимов работы "Вперед" 28, "Назад"

29, инверторы 30 и 31 задающей частоты мультивибратор 32 повышенной частоты соединены с входами логических элементов И 33-52, к которым одновременно подключены выходы ограничителей 24-27 импульсов. Выходы элементов 33-52 соединены усилители

53-64 мощности, которые и являются выходными элементами блока регулирования.

Плавное регулирование частоты bpaщения на данной фиксированной частоте обеспечивается плавным изменением действующего значения напряжения за счет изменения угла а(, зажигания тиристоров на номинальной частоте сети.

Устройство работает следующим образом.

На вход инвертора 13 подается синхронизирующее напряжение одной из фаз питающей сети (фиг. 4,а). С выхода этого инвертора прямоугольныи импульс (фиг. 4,б) подается на вход элемента

14 выдержки времени. На другие входы элемента 14 подается задающее напряжение U, напряжение обратной связи

U 0 и напряжение коррекции U1. На выходе элемента 14 выдержки времени передний фронт импульса сдвигается относительно входного импульса на регулируемый угол с>(, = 0-180О частоты питающей сети. С выхода элемента 14 импульс (фиг. 4,в) подается на формирователь 15 импульсов, который формирует импульс, длительность которого равна ф, = Я (2n-1) 4 ц/6 (фиг. 4,r) . Этот импульс подается на вход формирователя 16. Формирователь 16 импульсов формирует импульс, длительность которого равна половине периода заданной фиксированной частоты, что соответствует значению R A (фиг. 4,д). С выхода формирователя 16 импульсы подаются на два ждущих трехфазных мультивибратора, состоящих из формирователей 18-20 и

21-23 импульсов. При этом на второй ждущий трехфазный мультивибратор импульсы подаются через инвертор 17.

Формирователи 18-23 формируют импульсы, длительность которых составляет 1/3 периода фиксированной частоты, что соответствует значению с — 2К1 1/3 (фиг. 4,е,ж,з,и,к,л) . На выходах каждого трехфазного ждущего мультивибратора импульсы сдвинуты друг относительно друга на угол Ф вЂ” 2 ко/3, а на одноименных выходах обоих ждущих трехфазных мультивибраторов — на половину периода, т.е. на угол li 11.

С выходов формирователей 18, 19, 21 и 22 импульсов, импульсы подаются на ограничители 24-27 импульсов по длительности, а с них импульсы (фиг. 4,м,н,о,п) подаются на один из входов элементов И (33-40 и 43-50).

На элементы И (41, 42, 51 и 52) импульсы (фиг. 4,з,л) подаются непосредственно с формирователей. 20 и 23, так как длительность этих импульсов остается постоянной для всех фиксированных частот и выбирается исходя из условия надежного открывания тиристоров при различных режимах нагрузки электродвигателя. На другие входы всех элементов И подаются импульсы с переключателей режимов работы электродвигателя с выходов элементов 28 и 29 выдержки времени, с выхода высокочас788327

Формула изобретения

60 тотного мультивибратора 32, а также с выходов инверторов 30 и 31, в зависимости от того, на какой фиксированной частоте работает устройство.

С выходов элементов И импульсы (фиг. 4,р,c,ò,y,ô,х) подаются на усилители 53-64 мощности и через импульсные трансформаторы на управляющие электроды тиристоров 1-12. При включении тиристоров 3,4,5,6,7,8 двигатель работает на номинальной частоте сети и вращается в одну сторону, при включении тиристоров 1,2,5,6,9,10 двигатель также работает на номинальной частоте сети и вращается в другую сторону, при включении тиристоров

1,2,3,4,11,12 двигатель работает на пониженных частотах, кратных величине

1/и (где n=3,6,9,12 и т.д.), и вращается как в одну, так и в другую стороны по командам "Пуск" или "Реверс".

Таким образом, устройство фазового регулирования обеспечивает дискретное переключение частоты напряжения на обмотках статора асинхронного электродвигателя, плавное изменение частоты вращения асинхронного электродвигателя на каждом дискретном (фиксированном) поддиапазоне, реверс двигателя на любой частоте вращения асинхронного электродвигателя. Регулирование частоты вращения асинхронного электродвигателя осуществляется изМенением выдержки нремени элемента 14, у которого во времязаданной цепи изМеняется величина напряжения на конденсаторе, которое определяется величиной задающего напряжения, напряжения обратной связи (от тахогенератора) и корректирующего напряжения.

Реверс осуществляется подачей команд на элементы 28 и 29 выдержки времени. Переключение с номинальной. частоты сети на пониженные фиксированные частоты осуществляется подачей команды на вход инвертора 30.

Предлагаемое устройство обеспечивает положительный эффект, заключающийся в том, что при увеличении диапазона регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя значительно снижаются потери в роторе (по сравнению с фазовым регулированием), а это приводит к повышению КПД двигателя и снижению его габаритной мощности.

Устройство для регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее встречно-параллельно включенные тиристоры в каждой фазе, цепи управления которыми связаны с выходами блока регулирования, и переключатель режимов работы, соединенный с блоком регулирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона и плавности регулирования частоты вращения при одновременном снижении потерь скольжения, блок регулирования содержит входной иннертор, элемент регулируемой выдержки времени, дна формирователя импульсов заданной длительности, согласующий иннертор, два трехфазных ждущих мультинибратора, четыре ограничителя импульсов, мультивибратор повышенной частоты, двадцать логи- ческих элементов И, двенадцать усилителей мощности," развязывающие устройства и дна иннертора задающей частоты, причем входной иннертор входом соедИнен с одной из фаз питающей сети, а выходом — через элемент регулируемой выдержки времени с последовательно соединенными двумя формиронателями импульсов заданной длительности, выход последних соединен непосредстненно со нходом первого трехфазного ждущего мультивибратора и через согласующий инвертор †. co входом второго трехфазного ждущего мультивибратора, первые два выхода первого ждущего мультинибратора подключены через ограничители импульсов соответственно к 1-4 и 5-8 элементам И, а третий выход — к 9 и 10 элементам И, первые два выхода второ30 го ждущего мультивибратора через ограничители импульсов подключены соответственно к 11-14 и 15-18 элементам И, а третий выход второго ждущего мультивибратора — 19 и 20 элементам И,. вы35 ход переключателя режима "Вперед" соединен с 1,2,6,7,11,12,16,17, а выход переключателя режима "Назад" соединен с 3,4,5,8,13,14,18 элементами И, выход первого инвертора задающей частоты соединен со входом второго инвертора задающей частоты и с. 1„3,7,8,9,11,13, 17,18,19 элементами И, а выход второго иннертора задающей частоты с

2,4,5,6,10,12,14,15,16,20 элементами И, мультинибратор повышенной частоты соединен со всеми двенадцатью элементами И, выход 1,2,5 и 3,4,6 элементов И совместно, а выходы 7,8, 9, 10 элементов И порознь соответственно подключены ко входам первых шести усилителей мощности, выходы 11,12, 15 и 13,14,16 совместно, а выходы

17,18,19,20 порознь соответственно подсоединены к оставшимся шести усилителям мощности, выходы усилителей мощности являются выходами блока регулирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р 28616, кл. 55 С 22, 1969.

2. Патент CtQA Р 3866097, кл. 318-212, 1973.

788327

° и,2

Ъ

u„

Ф

Ц

2 V

Ф

2 V

ВНИИПИ Закаэ 8373/67, Тираж 783 Подписное

Филиал ППП "Патент",.

r. Ужгород, ул. Проектная,4

Х у

V ) 12

u„

„Ъ

V»

1 »

u„, и21, ЬАfl

Оцуп

Ьф

Ь1Сг

4mu