Устройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск их

Социалистичс .них

Респубпи (n> 974531 (6Ц Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11, 05 ° 81 (21) 3286893/24-07

Р1)М К з с присоединением заявки ¹HP 3/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 151182 ° Бюллетень ¹ 42 (53) УДК 621. 313..333.072.9 (088.8) Дата опубликования описания 15. 11.82 (73) Заявитель и технологический институт кранового и тягового электрооборудования (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОРИОЖЕНИЯ ТРЕХФАЭНОГО

АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к электротехнике и монет быть использовано в частотно-регулируемом электроцриводе с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем и преобразователем частоты автономного электрического по - .- ного состава.

"у звестно устройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя, к фазам которого подключен выход автономного инвертора с блоком управления, содержащее цепь торможения выполненную в виде выпрямительной группы и тормозного резистора fi)..

Однако такое устройство сложно, так как регулирование тормозного резистора осуществляется путем изменения времени задержки момента формирования импульса управления очередным тиристором относительно момента очередной коммутации в соответствующей фазе инвертора.

Известно также устройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее автономный инвертор, вход которого подключен к источнику питания, а выход— к фазам статорной,обмотки электродвигателя, соединенной по схеме "звезда", цепь торможения, выполненную из тиристоров и активного элемента, один вывод которой подключен к выходу автономного инвертора, компаратор, выход которого соединен с блоком управления тиристорами цепи торможения f23. однако известное устройство имеет ряд недостатков, например низкую эф фективность торможения и малую надежность, обусловленную тем, что тормозной резистор включен последовательно с катодной (или анодной) группой обратных вентилей инвертора и поэтому последние должны быть рассчитаны на пропускание предельного тормозного тока асинхронной машинык что приводит к существенному увеличению установленной мощности обратных вентилей по сравнении с тяговым режимом.

Целью изобретения является увеличение эффективности торможения и повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя другой вывод цепи торможения соединен с нулевой точкой "звезды" обмотЗО ки статора.

974531 в тормозной резистор непосредственно через тиристоры 5, б, 7 регулятора, не нагружая тормозным током вентили инвертора, как в известных устройствах, Длительность проводимости главных и обратных вентилей инвертора примерно соответствует тяговому режиму, что позволяет, во-первых, сохранить неизменным алгоритм управления инвертором в тяговом и тормоз- ном режимах, и, во-вторых, производить выбор обратных вентилей инвертора на существенно меньшие токи, чем в известных устройствах.

Регулирование эквивалентного сопротивления тормозного резистора, поключенного к зажимам асинхронной машины, осуществляется путем изменения сс-отношения длительностей открытого и закрытого состояний регулят ра на тиристорах 5, б, 7 в функции отклонения сигнала обратной связи

Ц© на входе компаратора 9 от заданного сигнала уставки U . В качестве сигнала обратной связи могут использоваться сигналы, пропорциональные одному иэ электромагнитных параметров электропривода, например, вход40 цательный потенциал. Источником тока 45 управления тиристоров 5, б, 7 являет-. ся их анодное напряжение, определяемое выходным напряжением автономного инвертора 2. Если, например, наибольший отрицательный потенциал присутствует вданный момент времени на катоде тиристора 5, то ток управления этого тиристора протекает по цепи анод тиристора 5 - резистор 15фототиристор оптронной пары 11 - разделительный диод 12 - управляющий электрод тиристора 5 — катод тиристора 5. Таким образом, наличие разделительных диодов обеспечивает синхронизацию моментов включения тиристоров 5, 6, 7 тормозного регулятора с 0 моментами перехода через нуль соответствующих кривых фазных напряжений асинхронной машины. Тиристоры 5, б, 7 работают при этом как диоды, в режиме естественной коммутации посред- 65 ному току инвертора i, фаэному току асинхронной машины 1„, току тормозного резистора 14(фиг. 1). Управляемая тиристорная группа 5, б, 7 работает в этом случае в качестве тиристорно-импульсного регулятора, обеспеНа фиг. 1 представлена схема устройства для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя, в котором активный элемент выполнен в виде одного резистора; на фиг. 2 схема устройства для торможения тре@- 5 фазного асинхронного электродвигателя, в котором активный элемент выполнен в виде трех резисторов.

Устройство для управления трехфаэ-, ным асинхронным электродвигателем 1 содержит автономный инвертор 2, вход которого подключен к источнику питания 3, а выход — к фазам статорной обмотки электродвигателя,, соединенной по схеме "звезда", цепь 4 торможения, выполненную иэ тиристоров 5, 6, 7 и иэ активного элемента 8, один вывод цепи 4 подключен к выходу. ин» вертора 2,а другой - к нулевой точке

"звезды" обмотки статора электродви гателя 1, компара ор 9, выход которого соединен с блоком 10 управления тиристорами 5, 6, 7, который содержит оптронную пару 11, диоды 12, 13 и 14 и резистор 15.

В устройстве, изображенном на фиг. 2, блок 16 управления тиристо- рами автономного инвертора 2 соединен с блоком 10.

Устройство работает следующим образом.

При переходе злектропривода в тормозной режим на вход компаратора

9 подается сигнал уставки . U> светодиод оптронной пары 11 начинает обтекаться током и включает фототиристор оптронной пары, благодаря чему создается цепь для протекания тока через управляющие переходы тиристоров 5, б и 7. Лиоды 12„ 13, 14 обеспечивают протекание тока через управляющий переход того тиристора, на катоде которого в данный момент времени присутствует наибольший отриством выходного напряжения инвертора.

Поскольку последнее имеет, как правило, прямоугольно-ступенчатую форму, то в отличие от случая питания синусоидальным напряжением, длительность проводимости каждого тиристора регулятора за период выходного напряжения инвертора равна 180 эл,град., из которых 60 эл. град он проводит ток тормозного резистора 8 самостоятельно и по 60 эл.град, совместно с каждым из двух других тиристоров регу лятора.

Итак, при переходе в тормозной режим управляемая выпрямительная группа из тиристоров 5, б, 7 выполняет роль тормозного контакта, подключающего резистор 8 к зажимам тормозящегося асинхронного электродвигателя 1. Благодаря включению тормозного резистора между выхадными зажимами инвертора и нулевой точкой статорной обмотки асинхронной машины составляющая активной мощности,развиваемой асинхронной машиной, передается чиваищего периодическое подключение торлозного резистора S к электродвигателю 1 на время, необходимое для стабилизации выбранного параметра электропривода на уровне, заданном сигналом уставки.

Для сохранения тормозного момента постоянным, а частоты скольжения на

974531 номинальном уровне, относительная длительность оòêðûòîãî состояния регулятора увеличивается по мере снижения частоты вращения так, чтобы среднее значение тока тормозного резистора оставалось постоянным. При этом в качестве сигнала обратной связи U()q на вход компаратора 9 поступает сигнал, пропорциональный среднему значению тока тормозногo резистора а сопротивление резистора 8 выбирается таким образом, чтобы минимальной скорости торможения соответствовало

,полиостью открытое состояние тиристоров 5, 6, 7.

В устройстве, изображенном на фиг. 2, регулирование резистора осуществляется путем изменения времени задержки момента формирования импуль са управления очередным тиргстором цепи 4 торможения относительно момента очередной коммутации в соответствующей фазе инвертора. Для этого на вход блока 10 от блока 16 подаются три сдвинутые на 120 эл.град.по- следовательности синхронизирующих импульсов, соответствующих моментам коммутации в анодной группе главных вентилей инвертора. Компаратор 9 работает в этом случае .в режиме усилителя, выходное напряжение которого определяется рассогласованием между сигналами уставки U> и обратной связи 0цс и однозначно связано с требуемым временем задержки.

Схема управления по фиг. 2 функционально сложнее, чем приведенная на фиг. 1, однако позволяет обеспечить более равномерное распределение тока тормозного резистора между тиристорами 5, 6, 7 тормозного регулятора.

Таким образом, в устройстве обеспечивается наличие постоянной составляющей в фаэных токах асинхронной машины в режиме электрического торгложения. Благодаря этому суммарный тормозной момент на валу асинхронной машины равен сумме двух составляющйх: генераторного и динамического торможения. При полностью открытом регуляторе 5, 6, 7 в зоне малых частот вращения, где динамическое торможение наиболее эффективно, значение лос тоя н ной составляющей тока в фаэ ах асинхронной машины равно 1/3 тока тормозного резис ора. Таким образом, включение резистора между выходными зажимами ннвертора и нулевой точкой статорной обмотки асинхронной машины позволяет повысить тормозной момент на валу асинхронной машины, особенно при торможении до полной остановки.

Дополнительным положительным качеством предлагаемого включения тормозного резистора является исключение возможности скачкообразного измененения тока через тиристоры регулято15 ра, поскольку цепочка, состоящая иэ тормозного резистора и тиристоров регулятора, включена последовательно с фазами асинхронной машины, имеющими значительную индуктивность. Это позволяет упростить схему регулятора за счет отсутствия специальных дрос селей для ограничения скорости нарастания тока в цепи тиристоров, что упФощает устройство и повыиает его на25 дежность.

Формула изобретения

Устройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее автономный инвертор, вход которого подключен к источнику пита" .ния, а выход — к фазам статорной обмотки электродвигателя, соединенной по схеме "звезда", цепь торможенйя, выполненную иэ тиристоров и активного элемента, один вывод которой подключен к выходу автономного инвертора, компаратор, выход которого соединен с блоком управления тиристорами

40 цепи торможения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения

Эффективности торможения и повышения надежности, другой вывод цепи торможения соединен с нулевой точкой "звез45 ды" обмотки статора. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ В 1763871, кл. Н 02 Р 3/22, 1976.

2. Патент ФРГ Р 1638611, кл. Н 02 P 3/22",1974.