Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором

(19) 111) БРЕТ СВ ТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (53) 621.313.333,3(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 765967, кл. Н 02 Р 7/40, 1980.2, Сгхввод С, Кц 11 а 3, Ме Апдепдцпя оп рц 1 в 8 евепегг 1 п Мейер Бгапйеп Ье С 1 едсЬзггом - КедЬепвсЫцзвшогогеп цпй РгеЬвг.год БсЫеИгщ 1 ацйегшогогеп "АЕС- М 1.сге 11 цпреп", 1965, Р 2.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯАСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ, содержащее управляемыймостовой выпрямитель, подключенныйсиловым входом к.выводам обмотки ротора, а выходом - к резистору, секционированному Н управляемыми ключевыми элементами, датчик ЭДС скольжения, входом связанный с цепью ротораа выходом - с соответствующими опорными входами блока управления мостовым выпрямителем, а также информационным входом элемента сравнения,задающий вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения, а выход элемента сравнения - к управляющему входу блока управления мостовым выпрямителем, о т л и -а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения энергетических показателей, в него введены нуль-.орган, М-триггеров, Иэлементов задержки и 0-1 логических элементов И, при этом вход первого триггера через нуль-орган соединен с выходом элемента сравнения, а выход через первый элемент задержки - с одним из двух входов первого элемента И, выход которого соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов второго элемента И,выход ко торого соединен с входом третьего триггера, выход 1-1)-го триггера соединен с входом (0-1)-го элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов (М)-го элемента И, выход которого соедийен с входом Ц -го триггера, выходы всех М триггеров связаны через формирова тели импульсов с соответствующими управляющими входами И управляемых ключевых элементов, шунтирующих Я1секций резистора, вторые входы всех (Н) элементов И соединены между собой и с входом первого триггера.1 11 З 1 ОИзобретение относится к электротехнике и может быть использованов электроприводах на базе асинхронного двигателя С фазным ротором дляреостатного пуска и регулированияскорости ленточных конвейеров, волочильных станов и других производственных механизмов.Известно устройство для управления асинхронным электродвигателемс фазным ротором, содержащее секционированный управляемыми ключевымиэлементами резистор, подключенный квыходу полууправляемого мостовоговыпрямителя, вход которого подключенк выводам обмотки ротора 11 .Недостатком данного устройстваявляется низкая надежность из-заприменения релейно-контакторной аппаратуры. 20Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является устройстводля управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее управляемый мостовой выпрямитель, подключенный силовым входом квыводам обмотки ротора, а выходом крезистору, секционированному Я управляемыми ключевыми элементами,датчик ЗДС скольжения, входом связанный с цепью ротора, а выходом - ссоответствующими опорнюми входамиблока управления мостовым выпрямителем, а также информационным входом35элемента сравнения, задающий вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения, а выход элемента сравнения подключен к управляющему входу блока управления мостовымвыпрямителем,Однако для известного устройствахарактерны недостаточно высокая надежность из-за возможности ложногосрабатывания ключевых элементов,шунтирующих секции резистора, а также связанное с этим ухудшение энергетических показателей.Целью изобретения является повышение надежности за счет исключения 50воэможности ложного срабатыванияключевых элементов и улучшение энергетических показателей, благодаряснижению динамических бросков тока,приводящих к завьппенному энергопотреблению,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для управле 10 2ния асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее управляемый мостовой выпрямитель, подключенный силовым входом к выводам обмотки ротора, а выходом к резистору, секционированному И управляемыми ключевыми элементами, датчик ЭДС скольжения, входом связанный с цепью ротора, а выходом - с соответствующими опорными входами блока управления мостовым выпрямителем, а также информационным входом элемента сравнения,о задающий вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения, а выход элемента сравнения - к управляющему входу блока управления мостовым выпрямителем, введены нуль-орган, И-триггеров, Иэлементов задержки и Влогических элементов И, при этом входпервого триггера через нуль-орган соединен с выходом элемента сравнения, а выход через первый элемент задержки - с одним из двух входов первого элемента И, выход которого соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с входом второго элемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов второго Элемента И, выход которого соединен с входом третьего триггера, выход (М)-го триггера соединен с входом (М)-го Фэлемента задержки, выход которого соединен с одним из двух входов (И)-го элемента И, выход которого соединен с входом М-го триггера, выходы всех И триггеров связаны через формирователи импульсов с соответствующими управляющими входами И управляемых ключевых элементов, шунтирующих Н секций резистора, вторые входы всех (И) элементов И соединены между собой и с входом первого триггера. На чертеже изображена функциональная схема устройства для управленияасинхронным электродвигателем с фазным ротором;Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазнымротором 1 содержит трансформатор 2,первичные обмотки которого подключены к ротору электродвигателя 1, авторичные через выпрямитель 3 соедииены с элементом 4 сравнения, ко вто- рому входу которого подключен задатчик 5 скорости вращения асинхронногоэлектродвигателя, выход элемента31010 5 1 О 15 25 20 30 35 40 45 50 55 3 11сравнения подключен ко входу формирователя 6 импульсов управления, навход формирователя импульсов управления подключен также выход генератора 7 пилообразных напряжений, а выходы формирователя импульсов управления подключены к тиристорномупреобразователю 8, кроме того, вы,ход схемы сравнения подключен ковходу нуль-органа 9, выход которогоподключен на вход 10 триггера 11,выход которого подключен к формирователю 12 импульсов управления силовыми тиристорами 13, выход триггераподключен также ко входу схем задержки 14.1-14(М), выход которых под-ключен к схемам И.1 - 15(И),второй вход которых подключен квыходу нуль-органа, выход схемы Иподключен ко входу триггеров 16,116 И, выход которых также подключенк формирователю импульсов управления.Задатчик 5 скорости вращения выполнен по любой из известных схем,как в виде автономного блока, работающего.по записанной в него программе, так и в виде регулятора,например сельсина, выдающего сигналв зависимости от положения ручкиуправления.Элемент 4 сравнения формируетна выходе сигнал управления из напряжения, полученного от задатчика 5,и напряжения, пропорциональногонапряжению фазного ротора электродвигателя,Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фаэным ротором работает следующим образомНа статор неподвижного электродвигателя 1 подается напряжение питающей сети, в результате чего на фазном роторе появляеся напряжение, которое после повьшения или понижения в зависимости от величины номинального напряжения фазного ротора при неподвижном электродвигателе 1 в трансформаторе 2 подается на входе генератора 7 пилообразных напряжений: В результате этого на выходе генератора 7 пилообразных наф пряжений появляется напряжение пилоообразной формы, находящееся в фазе с напряжением фазного ротора, которое подается в формирователь 6 импульсов управления, где складывается с результирующим сигналом (с элемента 4 сравнения) напряжения задания скорости вращения асинхронного электродвигателя. В результате сложенияэтих сигналов с пилообразным напряжением на выходе формирователя 6импульсов управления формируютсяимпульсы управления с длительностью,пропорциональной разности приходящих напряжений.В момент подачи напряжения на статор электродвигателя 1 эта разностьравна нулю и формирователь 6 импульсов управления не формирует импульсы управления мостового выпрямителя 8, В этом случаеток фазного ротора отсутствует, а следовательно,отсутствует и крутящий момент асинхронного электродвигателя 1.При изменении напряжения с задатчика 5 скорости вращения увеличивается разность сигналов, что приводит кпоявлению на выходе формирователя 6импульсов управления импульсов управления мостового выпрямителя 8,В процессе управления регулируетсяугол открытия тиристоров мостового.выпрямителя 8, что обеспечивает плав-ное нарастание тока в фазном ротореэлектродвигателя 1 и соответственнокрутящего момента электродвигателя.Нарастание крутящего момента продолжается до трогания электродвигателя 1, а затем происходит разгонфазного ротора с тем темпом, который задает задатчик 5 скорости вращения асинхронного электродвигателя,При достижении угла управлениятиристорного преобразователя, равного нулю, нуль-орган 9, вырабатывает управляющий сигнал для логической схемы, которая воздействует наформирователь 12 управляющих импульсов, на выходе которого появляетсяимпульс управления первым из тиристоров 13; который шунтирует первуюсекцию резистора 17, а затем и последующие. В результате этого электродвигатель переходит с предыдущей на следующую пусковую характеристику, а его скорость возрастает.За счет изменения напряжения пропорционального напряению фазного ротора разность результирующих напряжений на входе формирователя 6 импульсов управления становится меньше, что приводит к увеличению угла управления мостового выпрямителя 8.1131010 сно Татаат 1,Уагород, ул.Проекти Фили При дальнейшем разгоне электродвигателя 1 разность результирующихнапряжений на входе Формирователя6 импульсов становится максимальной,что соответствует нулевому углу управления мостового выпрямителя 8.Нуль-орган 9 вырабатывает управляющий сигнал для триггера 11, который воздействует на Формирователь 12управляющих импульсов, на выходекоторого появляется импульс управления следующим тиристором 13, которыйшунтирует последующую секцию резистора 17,15В результате этого электродвигатель переходит на следующую пусковую характеристику. Процесс повторяется до выхода электродвигателя на естественную характеристику, гоДля предотвращения выдачи ложных импульсов управления введены элементы 14.1-14(И) задержки и элементы И 15. 1-15(М), которые обеспечивают необходимую последовательность работы логической части устройства.В результате применения изобретения оказывается возможным обеспечить плавное нарастание крутящего момента асинхронного электродвигателя с нулевого значения до необходимого для трогания, с дальнейшим разгоном асинхронного электродвигателя в зависимости от технологических требований электропривода, что позволяет снизить эффективные значения,бросков токов ротора, т.е, уменьшить потери полезной мощности электродвигателя и предотвратить его дополнительный нагрев, что позволяет снизить потребление мощности электродвигателя и увеличить его срок служ" бы за счет повышения надежности путем исключения ложного срабатывания управляемых ключевых элементов, шунтирующих секции резистора, подключенного к выходу мостового выпрямителя в цепи ротора.