Устройство для управления асинхронным двигателем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Р 7/42 51) Шагин1/30, 1987,льство ССС7/42, 1985. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ(71) Специальноегическое бюро иния "Вектор"(54) .УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯАСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированных электроприводах переменноготока, выполненных по системе преобраэоИзобретение относится к электротехни-. ке и может бытьмспользовано в автоматизированных электроприводах переменного тока, выполненных по системе преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока - асинхронный двигатель;Устройство содержит (см. фиг, 1) последовательно соединенные управляемый выпрямитель 1, фильтр 2 и инвертор 3 напряжения, с выводами для подключения фазных обмоток асинхронного электро-. двигателя 4, регулятор 5 напряжения, выход которого подключен к управляющему входу управляемого выпрямителя 1, Пер-. вый вход регулятора 5 напряжения соединен с выходом датчика 6 напряжения, вход которого подключен к силовому входу инвертора 3 напряжения, а второй вход регуватель частоты с йромежуточным звеном постоянного тока - асинхронный двигатель, Цель изобретения - уменьшение времени пуска и повышение надежности путем исключения пусковых токов и перенапряжений в силовой цепи преобразователя частоты, Указанная цель достигается введением датчика 18 частоты вращения, установленного на валу асинхронного двигателя 4, апериодического звена 7 и трех управляемых переключателей 8, 16, 17, управляющие входы которых обьединены между собой и образуют вход для подачи сигнала на включение преобразователя частоты. При этом обеспечивается надежный и бьстрыи запуск преЭобраэователя частоты на вращающийся невозбужденный асинхронный двигатель при отсутствии пусковых токов и перенапряжений в силовой цепи. 2 ил. лятора 5 напряжения связан с выходом апериодического звена 7, Вход апериодического звена 7.соединен через замыкающий контакт первого управляемого переключателя 8 с входом регулятора 9 частоты и выходом задатчика 10 интенсивности, первый вход которого предназначен для подачи сигнала задания. Вход регулятора 9 частоты подключен к управляющему входу инвертора 3 напряжения. Задатчик 10 интенсивности выполнен в виде двух диодов 11 и 12, интегрирующего конденсатора 13, генератора 14 тока заряда и генератора 15 тока разряда. При этом выход генератора 14 тока заряда подключен к аноду первого диода 11, катод которого образует первый вход эадатчика 10 интенсивности. Выходы генератора 14 тока заряда и генератора 15тока разряда являются соответственно вторым и третьим входами задатчика 10 интенсивности. Анод первого диода 11 задатчика 10 интенсивности соединен с анодом второго диода 12 и вторым входом задатчика 10 интенсивности, подключенным через размыкающий контакт второго управляе мого переключателя 16 к общейточке 19 устройства. Катод второго диода 12 связан с выходом генератора 15 тока разряда и первой обкладкой интегрирующего конденсатора 13. Первая обкладка интегрирующего конденсатора 13 образует вцход задатчика 10 интенсивности и подключена через размыкающий контакт третьего управляемого переключателя 17 к выходу датчика 18 частоты вращения, установленного. на валу асинхронного двигателя. Вторая обкладка интегриРующего конденсатора 13 подключена к общей точке 19 устройства,Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии (сигнал на включение преобразователя частоты отсутствует) напряжение задания Озад,=О или может принимать любое промежуточное значение в диагазоне от нуля до номинального значения, имеющего положительную полярность Контакт второго управляемого . переключателя 16 замкнут, диод 11 задатчи.;а 10 интенсивности закрыт, диод 12. - открыт, Вцходное напряжение задатчика 10 интенсивности, равное в. этом режиме падению напряженйя. на диоде 12, близко к нулю. При подаче на вход задатчика 10 интенсивности скачка напряжений задания Од (момент времени ц на фиг 2) и сигнала на включение преобразователя (момент времени ср) происходит срабатцвание управляемых переключателей 8, 16 и 17. При этом второй вход эадатчика 10 интенсивностй отключается от общей точки устройства, его выход - от выхода датчика 18 частоты вращения электродвигателя 4, а вход апериодического звена 7 подключается к выходу задатчика 10 интенсивности, Диод 11 задатчика 10 интенсивности остается в закрытом состоянии, диод 12 открывается. При этом выходное напряжение задатчика 10 интенсивности, равное напряжению между обкладками интегрирующего конденсатора 13, линейно нарастает в соответствии с выражением.114 - 118,. за.Сгдеи и 15 - соответственно токи генератора 14 тока заряда,и генератора 15 тока разряда; эар,=14- 15 - ток заряда конденсатора 13.Для нормальной работы эадатчика интенсивности должно выполняться условие 5 1415.Процесс увеличения выходного напряжения эадатчика 10 интенсивности приводит к соответствующим изменениям частоты и амплитуды выходного напряжения инвер тора 3 и частотному запуску асинхронногодвигателя 4. Разгон асинхронногодвигателя 4 заканчивается в момент времени тз, когда выходное напряжение задатчика 10 интенсивности доСтигае заданного зна чения, при атом дйод 11 открцвается, Ин-тервал времени тз-и соответствует установившемуся режиму работы электродвигателя 4 с частотой вращения, опреде-, ляемой значением напряжения Оэзд. При 20 снятии сигнала на включение преобразователя частоты в момент времени т 4, например в соответствии с алгоритмом работы электропривода в составе технологйческой установки, управляемые переключатели 8, 16 и 25 17 возвращаются в исходное состояние.Выход эадатчика 10 интенсивности подключается к выходу датчика 18: частоты вращения электродвигателя 4, диоды 11 и 12 закрываются, а вход апериодического 30 звена 7 отключается от выхода задатчика10 интенсивности, Напряжение на выходе фильтра 2 уменьшается под действием тока нагрузки до куля, Ротор же электродвигателя 4 в силу присущего ему момента 35 инерции не может быстро изменить частотувращения. На интервале времени 14-В происходит плавное уменьшение частОты, вра.щения ротора и, соответственно, выходных напряжений датчика 18 частоты вращения и 40 задатчика 10 интенсивности, В момент времени в на вход устройства вновь приходит сигнал на включение преобразователя частоты, Происходит срабатывание управляемых перемючзтелей 8, 16 и 17, Выходное 45 напряжение задатчика 10 интенсивности ичастота выходного напряжения инвертора3 начинают линейно нарастать с начальных значений, соответствующих частоте вращения электродвигателя 4.в момент по ступления на вход устройства сигнала навключение преобразователя частоты. Вы.- ходное напряжение апериодического звена 7 и; соответственно, выходное .напряжение фильтра 2 плавно увеличива ются с нулевого значения с постояннойвремени, определяемой постоянной времени аперйодического звена 7. Значение этой постоянной времени выбирается, исходя из условия исключения электромагнитного переходного процесса в обмотках при10 Ф35 5055 установлении магнитного потока в невоэбужденном асинхронном двигателе 4, 8 случае скачкообразного увеличения напряжения питания обмоток статора процесс возбуждения электродвигателя сопровождается бросками тока, амплитуда которых может в 20 раэ и более превышать амплитуду номинального тока электродвигателя. На практике постоянная времени апериодического звена составляет от десятков до сотен миллисекунд и.выбирается равной значению постоянной времени медленной апериодической. составляющей, создающей основной поток при включении неподвижного невозбужденного асинхронного двигателя. На интервале времени т 5-.16 идет процесс мягкого частотного пуска электродвигателя 4 при отсутствии перенапряжений на выходе фильтра 2 и значениях тока в. силовой цепи преобразователя частоты, определяемых темпом изменения выходного напряжения задатчика 10 интенсивности. Интервал времени 15 - и соответствует установившемуся режиму работы электродвигателя 4 с заданной частотой вращения При скачкообразном уменьшении напряжения Оввд. (момент времени 6) диод 11 задатчика 10 интенсивности. закрывается. Начинается разряд конденсатора 13 задатчика 10 интенсивности выходным током генератора 15 тока разряда и напряжение между его обкладками уменьшается в соответствии с вы- ражением 15О вы х 10= О 13= О 13(17) -т.С 13Уменьшение выходного напряжения задатчика 10 интенсивности сопровождается соответствующим уменьшением частоты и амплитуды выходного напряжения инвертора 3. Идет процесс частотного торможения электродвигателя 4. В момент времени тв выходное напряжение задатчика 10 интенсивности и частота вращения электродвигателя 4 уменьшается до нуля, В момент времени тд на вход устройства приходит сигнал на отключение преобразователя .частоты.Таким образом, предлагаемое устройство при простоте реализации и высокой надежности функциднирования обеспечиВает быстрый запуск преобразователя частоты на вращающийся невозбужденный аСИНХРОННЫй ДВИГатЕЛь 11 РИ ОтСУтетВИИ ПУСковых токов и перенапряжений в силовой цепи преобразователя частоты.Ф ормула из о бр ете н и я Устройство для управления асинхронным двигателем, содержащее последовательно соединенные управляемый выпря 5митель, фильтр и инвертор напряжения с напряжения, выход которого подключен к 15 лятора частоты, выход которого подключенк управляющему входу инвертора напряжения, и задатчик интенсивности, выполненный с двумя генераторами тока, двумя диодами и интегрирующим конденсато25гулятора частоты, от.л ич а еще ес я тем, что, с целью уменьшения времени пуска и повышения надежности путем исключения при этом выход задатчика интенсивности выводами для подключения к фазным обмоткам асинхронного двигателя, регулятор управляющему входу управляемого выпрямителя, а первый вход соединен с выходом датчика напряжения, подключенного к си ловому входу инвертора напряжения регуром, при этом один из выводов первого диода образует вход задатчика интенсивка, другой вывод второго диода объединен с одним из выводов интегрирующего конденсатора и подключен к выходу второго генератора тока и образует выход задатчика30 интенсивности, соединенный с входом репусковых токов и перенапряжений в силовой цепи преобразователя частоты, в него введены датчик частоты вращения, асинхронного двигателя, апериодическое звено и три управляемых переключателя, управляющие входы которых объединены между40 собой и образуют вход для подачи сигнала . на включение преобразователя частоты,через последовательно соединенные первый управляемый переключатель и апериодическое звено подключен к второму входу регулятора напряжения, а через второй управляемый переключатель - к выходу датчика частоты вращения, третий управляемый переключатель подключен одним выводом к общей точке диодов задатчика интенсивности, а другим - к общему выводу устройства. соединенному, кроме того, с другим выводом интегрирующего конденсатора.