Устройство для импульсного регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя

СОЮЗ СОВЕТСКИХаэцаюмеа аРЕСПУБЛИК Н 02 Р ОБРЕТЕ САНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТЗФ АВТОРО ЯМУ СВИДГГЕЛЬСТ(72) С.В.Кольцов и И.К.Хрусталев (71) Могилевский машиностроительный институт(56) 1.,Авторское свидетельство, СССР В 600681, кл. Н 02 Р 5/40, 1975,2. Авторское свидетельство СССР В .636762, кл. Н 02 Р 5/40, 1977.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ АСИНХ" РОННОРО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержаЩее в цепи статора электродвигателя управляемый коююутатор с блоками управ. ления, блок синхронизации, датчик и задатчик частоты вращения, выходы которых соединены с входами элемента сравнения, формирователь импульсов, входом связанный с источником питания, а выходом через счетчик импульсов - с Я -входом Я 5 -триггера, о т л и ч а ю щ е в с я тем, что, с целью увеличения срока службы путем снижения динамических перегрузок, в него введены три синхронных (такткруевых) ЯЭ -триггера, три элемен-. та 2 ИЛИ и один элемент 3 ИЛИ, уп-равляемый ключевой элемент, два эле,80.1072226 А мента задержки, один иэ которых уп-, равляеьий, элемент сравнения снабжен блокирующим входом, связанным с Й -выходом Я 5-триггера, который соединен также с управляющим входом управляемого элемента задержки и Я"входом каждого из трех синхронных (тактируемых) ВБ-триггеров,5 -вхОды которых соединены с Я-выходом Язтриггера, а С -входы соединены соответственно с выходами трех элементов 2 ИЛИ, один вход каждого из которых соединен с соответствующими выходами блока синхронизации, а другой вход каждого из трех элементов 2 ИЛИ соединен с выходом другого элемента задержки, вход которого соединенФ с выходом элемента 3 ИЛИ и с входом управляемого элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключевого элемента, через который вход блока синхронизации связан с источником питания, выходы синхронных (тактируемюх) Я 5 -триггеров соединены с соответствующими управляющими входами блоков управления коммутатора в цепи статора, выходы которых связаны соответственно с входами элемента 3 ИЛИ.чик импульсов с В-входом ВЯ-триггера, введены три синхронных (тактнруемых) ВВ-триггера, три элемента2 ИЛИ и один элемент 3 ИЛИ, управляемый ключевой элемент, два элемен та задержки, один из которых управляемый, элемент сравнения снабженблокирующим входом, связанным с9.-выходом ВВ-триггера, которыйсоединен также с управляющим вхо дом управляемого элемента задержкии В-входом каждого из трех синхронных (тактируемых). ВВ-триггеров,Я-входы которых соединены с О.-выходом ВЯ-триггера,. а С-входы соединены соответственно с выходамитрех элементов 2 ИЛИ,один вход каждого из которых соединен с соответствующими выходами блока синхронизации, а другой вход каждого из трехэлементов 2 ИЛИ соединен с выходомдругого элемента задержки, вход которого соединен с выходом элемента3 ИЛИ и с входом управляемого элемента задержки, выход которого соединен с .Управляющим входом управляемого ключевого элемента, через который вход блока синхронизации связанс источником питания, выходы синхронных (тактируемых) ВВ-триггеров соединены с соответствующими управляю щими входами блоков управления коммутатора в.цепи статора, выходы которых связанны соответственно с вхо,дами .элемента 3 ИЛИ.1 На чертеже изображена схема уст ройства для импульсного регулирования частоты вращения асинхронногоэлектродвигателя.Устройство для импульсного регулирования частоты вращения асинхрон ного электродвигателя содержит управляемый коммутатор 1 в цепи Изобретение относится к электротехнике и может. быть использованопри создании электроприводов с асинхронным электродвигателем, питаевымот источника электроэнергии черезуправляемзй коммутатор, позволяющийосуществить детерминированную коммутацию обмоток статора в процессеимпульсного регулирования,в заданном диапазоне частот вращения ротора, для механизмов,со спокойным характером нагрузки и значительнымимаховыми массами, например сепараторы, центриФуги и др.Известно устройство для импульсного регулирования частоты вращения . асинхронного электродвигателя, содержащее тиристорный коммутатор в цепи статора, управляющие электроды: которого подключены к выходу усилителя-переключателя, датчик и задатчик частоты вращения, выходы. кото-. рых подключены к входам элемента сравнения в блоке задержки (11.Недостатком известного устройст. ва является одновременная коммута-, ция всех обмоток статора, что приводит к возникновению апериодических составляющих электромагнитного момента, вызывающих динамические перегрузки в трансмиссии рабочего механизма.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для импульсного регулирования частоты вращения асинхронного элект 1 одвигателя, содержащее в цепи статора управляемый коммутатор с блоками управления, блок синхронизации, датчик и задатчик частоты вращения, выходы которых соединены с входами элемента сравнения, Формирователь импульсов, входом связанный с источником питания, а выходом - через счетчик импульсов с В-входом ВВ-триггера(23.Недостатком известного устройства . является одновременная коммутация обмоток статора, что сопровождается.апериодическими составляющими электромагнитного момента, приводящими к динамическим перегрузкам. 50Цель изобретения - увеличение срока службы путем снижения динами,ческих перегрузок.Указанная цель достигается тем, что в устройство для импульсного 55 регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя, содержащее в цепи статора электродвигателя управляевый коМмутатор с блоками управления, блок синхронизации, дат. чик и задатчик частоты вращения, выходы которых соединены с входами элемента сравнения, Формирователь импульсов, входом связанный с источ 1 иикок питания, а выходом через счетобмоток статора асинхронного электродвигателя 2, датчик 3 частоты вращения, задатчик 4 частоты вращения,выход которых соединены с двумявходами элемента 5 сравнения частот,который снабжен блокирующим входом,счетчик 6 импульсов, подключенныйк источнику питания через Формирователь 7 импульсов, выход счетчика 6подключен к В-вхдду установки в нульВЯ-триггера 8, й-выход которого соединен с блокирующим входом элемента5 сравнения, блоки 9 - 11 .управления,подключенные выходами на входы тирис, .торного коммутатора 1 и элемента3 ИЛИ 12, входами - к выходам синхронных (тактируеьых) ВВ-триггеров13 - 15 соответственно, В-входы установки в единицу которых соединены с 9-выходом ВВ-триггера 8, а В-входыустановки в нуль - с 9"выходомВЯ-триггера 8, тактовые С-входы соединены с выходами элементов 2- ИЛИ16 - 18. К входам элементов 2 ИЛИ16 - 18 подключены выходы элемента5.15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 19 задержки и блока 20 синхронизации,связанного с источником питания через ключ 21, выход элемента 3 ИЛИ 12подключен на вход элемента 19 задержки и через элемент 22 задержки подключен на управляющий вход управляемого ключа 21, а выход элемента 5сравнения частот подключен на входв установки в единицу йЯ-триггера 8инверсный выход 9 которого соединен с управляющим вхОдом элемента22 задержки. Управляеияй коммутатор1 выполняется на тиристорах или симисторах и вместе с блоками 9 - 11управления, образует управляемюй силовой блок 23, специальное управление которым позволяет осуществитьдетерминированную коммутацию обмотокстатора. При этом управляеьий силовой блок 23 может быть также включен в рассечку нулевой точки обмотокстатора при соединении их звездойили последовательно с каждой из об-.моток статора при соединении их треугольником,Устройство для импульсного регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя работает следующим образом.Включение электродвигателя 2 осуществляется переводом йЯ-триггера 8в единицу, При этом импульс напряжения с его выхода поступает на входы Я установки в единицу синхронныхВЯ-триггеров 13 - 15. На выходахтриггеров 13 - 15 единичный сигналотсутствует до появления на тактовых С-входах. импульсов напряжения с.элементов 2 ИЛИ 16 - 18, которыепоступают на них с выхода блока 20.синхронизации, связанного с источником питания. Два триггера, например13 и 15, переводятся в состояние сединичным сигналом на выходе, поддействием которых блоки 9 и 11 управления вырабатывают и подают науправляющие электроды тиристо 1 овкоммутатора 1 управляющие импульсы,вследствие чего обеспечивается подключение двух обмоток статора к источнику питания в момент максимумалинейного напряжения между ними.Одновременно управляющие импульсы поступают на входы элемента3 ИЛИ, с выхода которого импульсынапряжения подаются на входы элемен"тов 19 и 22 задержки, последний изкоторых управляет ключевым элементом 21, который отключает блок 20синхронизации от источника питания,например сети переменного тока.Элемент. 22 задержки работает таким.Образом, что задержка времени отсчитывается им только после воздействияна его управляющий вход импульсанапряжения с 9-выхода триггера 8.После поступления импульса напряже. ния на вход элемента 19 задержки последний обеспечивает задержку своего выходного сигнала иа 90 эл.град.Этим обеспечивается подключение третьей обмотки статора к соответ сствующей Фазе иаточника питания в мо.мент прохождения ее фазного напряжения через максимальное значение. В этом состоит принцип детерминированной коммутацин обмоток статора.Формирователь 7 импульсов преобразует синусоидальное напряжение сети, поступающее на его вход, в последовательность прямоугольных импульсов, которая поступает на вход счетчика 6 импульсов при переполнении которого на К-вход ВЯ-триггера 8 поступает импульс напряжения, переводящий триггер 8 в нулевое состояние, приводящее к снятию управля" ющих импульсов с коммутатора 1 и отключению обмоток статора асинхронного двигателя 2 от источника питания.Таким образом, регулируя емкость счетчика 6, можно установить верхнюю границу регулирования частоты вращения вала электропривода. При этомс инверсного 9-выхода триггера на блокирующий вход .элемента 5 сравнения поступает сигнал, разрешающий сравнение частот вращения: измеренной датчиком 3 и поступающей с выхада эадатчика.4, последняя из которых определяет нижний предел изменения частоты вращения в заданном диапазоне регулирования. Этим обеспечивается регламент паузы, во время которой электродвигатель отключен от источника питания. При уменьшении частоты вращения ниже частоты, поступающей с выхода задатчика 4, поступает импульс напряжения с выхода элемента 5 сравнения на Я-вход йЯ-триггера 8, переводящий его снова в единичное состояние, являющееся начальной стадией детерминирован.ного подключения обмоток статора к источнику питания, описанного выше.Так процесс повторяется для каждого подключения, Задержка времени, отсчитываемая элементом 22 задержки времени, необходима для того, чтобы магнитный поток ротора уменьшился до такой величины, при которой его влияние на повторное включение минимально. Эта задержка времени для разных типов электродвигателей различна и соизмерима с утроенной постоянной времени роторной цепи. Таким сбразом,. осуществляется импульсное регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя при детерминированном управлении, Все время цикла в зависимости от параметров питающей сети, емкости счетчика 6 и параметров нагрузки и электродвигателя делится на время включенного состояния и время выключен.1072 гзб Составитель И.Волсваиновский .актор Н.Руднева Техред О.Неце Коррек Бутяга Тираж 667арственнЬгоэобретейийва, Ж, Р ПодписноеСР Заказ 142/50 ВНИИПИ Го по дела 113035, Икомитета СС открытийушская наб., д. Филиал ППП фПатен Ужгород, ул.Проектн ного состояния. Синхронизация момента включения тиристоров и неодновременное подключение обмоток электродви- гателя кисточнику питания позволяют уменьшить переходные токи и моменты.В результате потери в электродвигателе в переходных режимах уменьшаются, а.срок службы электропривода в целом увеличивается, эа счет снижения динамических нагрузок в элементах трансмиссии рабочего механизма,: 10 Применение изобретения для импульсного регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей при детерминированной коммутации обмоток Статора позволяет полуЧить эконоюческий эФФект эа,счет увеличения срока службы привода и рабочего механизма, а также уменьшения времени простоя и средств, необходимых для проведения ремонтных работ,