Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором

(5)5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Производственное объединение Уралэнергоцветмет(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯАСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов.Устройство для управления асинхроннымэлектродвигателем с фазным ротором содержит тиристорный преобразователь в цепи ротора электродвигателя 1, датчик 3 угловой скорости электродвигателя, многоканальныи блок 4 синхронизации, входы которого под. ключены к фазам роторной обмотки электродвигателя 1, а выходы - к блоку 5 формирования управляющих импульсов с нуль- органом 6. Наличие нелинейного преобразователя 7 с арктангенциальной характеристикой, вход которого подключен к выходу датчика угловой скорости электродвигателя , а выход - к нуль-органу 6 блока формирования управляющих импульсов, снабженному дополнительным входом, а также выполнение многоканального блока 4 синхронизации на базе стабилизатора тока переменной частоты, каждый канал которого содержит последовательно соединенные линейный дроссель и датчик мгновенного значения тока, позволяет повысить надежность и упростить устройство. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электро- приводах общепромышленных механизмов.Целью изобретения является повышение надежности и упрощение устройства.На фиг.представлена блок-схема устройства для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором; на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений линейного дросселя; на фиг, 3 - временные диаграммы развертывающих напряжений блока формирования управляющих импульсов; на фиг. 4 - характеристика нелинейного преобразователя и зависимость фазового сдвига синхронизирующих напряжений от частоты вращения; на фиг, 5 - зависимость амплитуды синхронизирующих напряжений от частоты вращения.Устройство (фиг. 1) для управления асинхронным электродвигателем 1 с фазным ротором содержит тиристорный преобразователь 2 с силовым входом для подключения к фазным выводам обмотки ротора электродвигателя 1, датчик 3 угловой скорости электродвигателя 1, многоканальный блок 4 синхронизации с входом дли соединения с цепью ротора электродвигателя 1, а выходом указанный блок 4 синхронизации соединен с тремя входами блока 5 формирования управляющих импульсов с нуль-органом 6, выходы которого подключены к управляющим входам тиристорного преобразователя 2, кроме того, устройство содержит нелинейный преобразователь 7 с арктангенциальной характеристикой, вход которого подключен к выходу датчика 3 угловой скорости электродвигателя 1, а выход к дополнительному входу нуль-органа 6 блока формирования управляющих импульсов. Многоканальный блок 4 синхронизации выполнен в виде стабилизатора тока переменной частоты, каждый канал которого содержит последовательно соединенные линейный дроссель 8 и датчик 9 мгновенных значений тока, выходы датчиков 9 тока образуют выходы многоканального блока 4 синхронизации, а входы линейных дросселей 8 образуют входы для соединения с цепью ротора элекродвигателя 1.Устройство работает следующим образом,Известно, что индуктивность является инт-.грирующим звеном. Магнитный поток (а в линейном дросселе и ток) является интегралом от входного напряжения. Поэтому при подаце на вход линейных дросслей 8 напряжений ротора асинхронного электродвигателя 1 токи в линейных дросселях будут иметь стабильную амплитуду и фазу. Синхронизирующие напряжения снимаются с выходов датчиков 9 мгновенного значения тока,с помощью которых осуществляется потенциальная развязка высоковольтных силовых цепей обмотки ротора и цепей управления блока 5 формирования управляющих импульсов. Реальная индуктивность (линеиный 10 15 20 25 30 35 40 45 50 дроссель) имеет кроме индуктивного сопротивления собственное активное внутреннее сопротивление, что может приводить к зависимости взаимного фазового сдвига синхронизируюших напряжений и напряжений ротора от частоты вращения асинхронного электродвигателя 1.На фиг. 2 показана векторная диаграмма для одного из каналов многоканального блока 4 синхронизации,Фазовый сдвиг синхронизирующего напряжения относительно напряжения ротора определяется следующей зависимостьюЦр= а гс 1 р - = а гс 1.йь,О На фиг. 2 обозначены: Ц - напряжениеротора; 1)ь - падение напряжения на индуктивном сопротивлении линейного дросселя; Ц. - падение напряжения на активном сопротивлении линейного дросселя; 1 - ток в дросселе; ) )сияр - синхронизируюшее напряжение; р - фазовый сдвиг синхронизирующего напряжения относительно соответствующего напряжения ротора; Х - индуктивное сопротивление линейного дросселя; К - активное сопротивление линейного дросселя.Из приведенной формулы, очевидной извекторной диаграммы на фиг. 2, видно, что эта зависимость носит арктангенциальный характер, С изменением частоты напряжения ротора меняется также и падение напряжения на индуктивном сопротивлении Ы,=Х 1= 1.1.Г 1 ри неизменном О фазовый сдвиг Л будет зависеть от частоты вращения асинхронного электродвигателя 1 1 фиг, 4). Индук тивность линейного дросселя 8 выбирается таким образом, цтобы частота среза ЛАЧХ системы линейный дроссель -- датчик тока была равна минимальной рабочей угловой частоте. Допустим, что требуемый диапазон регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя 1 составляет 00 Я, а минимальное скольжение 1 Я. Тогда минимальная угловая частота и частота среза ЛАЧХ системы линейный дросссль -- датчик тока составяту;=2 к 1,=2%0,5 = 3,14 рад/с(1 лил=1 ла,зтил=50 0,01 = 0,5 Гц), где рай Ьд минимальная и максимальнаячастота напряжения ротора В;- минимальное скольжение;о; - минимальная угловая частота.рад/с.При диапазоне регулирования равном100/ в начальной точке движения ротор асинхронного электродвигателя 1 заторможен, а с ротора снимается максимальное по амплитуде напряжение. Так как индуктивное сопротивление линейного дросселя 8 также имеет максимальное значение при заторможенном роторе электродвигателя, ток в линейном дросселе 8 будет ограничиваться до велицины, допустимои для подачи5на вход датчика 9 тока. Взаимный фазовый сдвиг систем напряжения ротора и синхронизирующих напряжений близок к 90 эл, град. (на фиг. 4 характеристика М = 1(О), где Й - частота вращения электродвигателя 1). По мере разгона электродвигателя 1 снижается амплитудное значение напряжения ротора, а также частота этого напряжения. Однако падает и индуктивное сопротивление линейных дросселей 8, что обеспечивает стабилизацию амплитуды токов на входе датчиков 9 токов, а следовательно, и стабилизацию амплитуды синхронизирующих напряжений на выходе многоканального блока 4 синхронизации (фиг. 5). По мере разгона электродвигателя 1 растет и фазовый сдвиг Лс синхронизирующих напряжений (фиг. 4) достигая максимума при частоте вращения О=Я . Соответственно растет фазовый сдвиг развертывающих напряжений 11 разв (фиг. 3). При неизменной величине напряжения управления (11) это может вызывать изменение угла управления преобразователем 2 в роторной цепи электродвигателя 1 (а и сс на фиг. 3). Для исключения этого явления в предлагаемом устройстве предусматривается подача на дополнительный вход нуль-органа 6 блока 5 формирования управляющих импульсов корректирующего сигнала 11 с выхода нелинейного преобразователя 7, вход которого подключен к датчику 3 угловой скорости электродвигателя. Характеристика нелинейного преобразователя 7 повторяет в масштабе фазовую зависимость синхронизирующих напряжений (на фиг. 4 1.1- = 1(Й) и Лгр = (Й) совпадают), Выходной сигнал нелинейного преобразователя 7 11суммируется с напряжением Ц на входе нуль-органа 6. Величина суммарного управляющего сигнала обеспечивает поддержание неизменной величины угла управления преобразователем 2 в роторной цепи электродвигателя 1.Поскольку частота среза многоканального блока синхронизации устройства равна минимальной рабочей угловой частоте, то диапазон работы устройства лежит в области отрицательных ординат ЛАЧХ. Коэффициент передачи системы линейный дросгель - датчик тока значительно меньше единицы. Это означает, что любая помеха, возникающая ца входе устройства, будет подавляться.Этим обеспечивается высокая помехоустойцивость устройства, а следовательно, и высокая надежность его работы.10Формула изобретения1. Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазцым ротором, содержащее тиристорный преобразователь с силовым входом для подключения к фазным выводам обмотки ротора электродвигателя, датчик угловой скорости электродвигателя, многоканальный блок синхронизации, входом соединенный с цепью ротора электродвигателя, выходом указанный блок сццхро низации соединен с тремя входами блокаформирования управляющих импульсов нуль-органом, выходы которого подклюцецы к управляющим входам тиристорного преобразователя, отлицаюиееея тем, цто, с целью повышения надежности и упрощения, в пего 25введен дополнительно нелинейный преобразователь с арктацгенциальной характеристикой, вход которого подключен к выходу датчика угловой скорости электродвигателя, а выход соединен с дополнительным входом нуль-органа блока формирования управляющих импульсов.2. Устройство по п. 1, отличаюиееся тем,что многоканальный блок сццхроццзациц выполнен в виде стабилизатора тока пер- менной частоты, каждый, канал которого содержит последовательно соедццсццыс лц 1 к йный дроссель и датцик мгновенных зцацений тока, причем выходы упомянутых датчиков тока образуют выходы многоканального блока синхронизации, а входы линейных 40 дросселей образуют входы для соединения сцепью ротора электродвигателя.1607069 1,1 11 о гав иге И сагаевТехрсл А. Кравиугк Кооректор А, .)саулики Тираж 155 голписное Релактор О. (,иесиввхЗаказ 3555 БНИИПИ Госуларствениого комитета ио изобретениям и открвтини и 1, ;.ги.с,Г13035, Москва, Ж 35, Раушскаи иаб лр Произволственно-излательский нагибин:1 атситн г. Ужгород, ул. Га, асино Р