Устройство для управления электродвигателем переменного тока

(.ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистицеских Реслублик(51) .Ц. Кл-.02 Р 7)( судврственныи нвмнтет СССР оо делам изооретений н открытийОпубл икова цо 25.09.79. Бюл,ь. Дата опубликования описания 0. Н. Абрамович, В. А. Буянов н А. Л. Круглый 2) Авторы изобретени 71) Заявител ентрал ьнос проектно.констру кторское ц тех цологцчес кос б 1 оро крупшлх электрических машинуправления электродвигателем переменного тока, содержащее источник цитации, цреооразователь частоты и блок управления прсобразователем в цецц питания ротора двигателя, выключатель в цепи питания стдторд двигателя и двухканальный регулятор, вь 1 ходы каналов которого соединены со входдмц блока управления преобразователем частоты 2. Первый канал управления осуществляет управленце двигателем прц пуске, а второй - в номинальных режимах работы 1 ц двигателя. Первый канал управления в известном устройстве выполнен на трехфазном генераторе частоты, преобразующем сигнал управления в напряжение, уровень и частота которого пропорциональны сигналу управ Недостатловленнымуправления,вочная мошО в цепи питанпреобразоваформаторарегулирова нройство цс Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления электродвигателями переменного тока двойного питания.Известны устройства для регулирования скорости двигателя переменного тока двойного питания, содержащие преобразователь частоты, блок управления преобразователем, синхронный тахогенератор, трансформатор, регулятор, выключатель 1.Регулирование скорости двигателя такими устройствами осуществляется путем изменения амплитуды и частоты на выходе преобразователя частоты, постоянно включенного в цепь ротора двигателя.В таких устройствах мощность преобразователя частоты и питающего трансформатора составляет 33 - 50% мощности двигателя, а диапазон регулирования частоты + 50% от частоты питающей сети. Это резко удорожает двигатель, затрудняет использование простых схем преобразователей частоты с непосредственной связью и препятствует широкому промышленному внедрению упомянутых двигателей.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для ком данного устройства, обусвыполнением первого канала является повышенная устаноность функциональных узлов ия ротора двигателя. Мощность теля частоты и силового трансдесь не зависит от диапазона 1 я, что делает известное усткоцомцчным для примененияв электроприводах с узким диапазоном регулирования скорости двигателя,Цель изобретения - снизить установочную мощность в цепи питания ротора двигателя,Это достигается тем, что в устройстве5для управления электродвигателем переменного тока, содержащем источник питания,преобразователь частоты и блок управленияпреобразователем частоты в цепи питанияротора двигателя, выключатель в цепи питания статора двигателя и двухканальный ре огулятор, выходы каналов которого соединены с входами блока управления преобразователем частоты, первый канал регуляторавыполнен на программном и фазосдвигающем устройствах, входы которых подключе 15ны к ротору двигателя, выход программногоустройства - ко второму входу фазосдвигающего устройства, один выход которогосоединен с входом второго канала регулятораа другой выход фазосдвигающего устройства соединен с выходом первого канала торегулятора.На фиг. 1 показана структурная принципиальная схема устройства для управления электродвигателем переменного тока;па фиг. 2 - временная диаграмма его ратзботы.Устройство содержит электродвигатель 1,одключаемый при помогци выключателя 2к сети переменного тока, К ротору двигателяпостоянно подключен преобразователь 3зочастоты, питание которого осуществляетсяот источника 4 питания, а управлениечерез блок 5 управления преобразователем.На входы блока 5 управления подключенывыходы двухканального регулятора 6, являющиеся выходами первого 7 и второго 8каналов регулятора.Канал 7 регулятора 6 выполнен на про раммном устройстве 9 и фазосдвигающемустройстве 10, входы которых подключенык ротору, но могут также подключаться ик статору двигателя 1. Выход программного зоустройства 9 соединен со вторым входомфазосдвигающего устройства 10, котороевыполнено на формирователе 11 сигнала,пропорционального ЭДС ротора двигателя,генератор 12 пилообразного напряжения инуль-индикаторе 13, соединенных последовательно. Выход программного устройства 9соединен с первым входом нуль-индикатора13, первый выход которого соединен со входом второго канала регулятора, а второйявляется выходом первого канала регуля отора.Устройство для управления электродвигателем переменного тока работает следующим образом.При пуске статор двигателя 1 при помощи выключателя 2 подсоединяется к сети.В роторе двигателя 1 при этом наводитсяЭДС, амплитуда и частота которой зависятот скольжения. Преобразователь 3 частоты 4представляет собой по отношению к наводимой ЭДС в фазах ротора ключи переменного тока, работающие в режиме зависимого инвертора. При этом величина тока в роторе может регулироваться по первой гармонической моментом включения преобразователя 3 по отношению к ЭДС ротора.При включении преобразователя 3 с углом о,ц) отсчитываемым от момента перехода фазной ЭДС ротора двигателя через нуль и равным о, где р = агс(д - ,- - (Кр ийр1.р - активное и индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора, 5 - скольжение, ь - угловая частота сети), в токах статора и ротора отсутствуют апериодические составляющие. Данный режим (для одной фазы ротора) показан на фиг, 2, где Ер - наводимая в фазах ротора ЭДС, а, - угол включения преобразователя по отношению к Е 1; 11 ч = рф - напряжение фазы ротора двигателя 1, равное напряжению преобразователя 3; 1 - ток фазы ротора двигателя.При изменениях угла включения преобразователя 3 в пределах л орр можно изменять ток фазы ротора двигателя от максимального значения до нуля.Тиристоры преобразователя 3 работают при пуске в режиме инвертирования наведенной ЭДС. Угол включения преобразователя 3 по отношению к наведенной ЭДС формируется блоком 5 управления по сигналу канала 7 регулятора 6. В начальный момент пуска значение угла р задается программным устройством 9. В дальнейшем программное устройство 9 корректирует значение угла включения преобразователя в зависимости от теплового состояния структуры вентилей преобразователя 3, которое оценивается прямым или косвенным методом тем же устройством 9.В результате программное устройство 9 выдает сигнал в нуль- индикатор 3 фазосдвигающего устройства 10. На второй вход нуль-индикатора приходит сигнал с ротора двигателя 1, преобразованный формирователем 11 сигнала и генератором пилообразного напряжения 12. При совпадении сигналов в нуль-индикаторе 13 на выходе последнего появляется сигнал, который поступает в блок 5 управления преобразователем.В процессе пуска угол р включения преобразователя 3 по отнош ению к наведенной в роторе ЭДС может корректироваться и по другим параметрам, например, по току статора за счет возможной связи формирователя 11 и статора двигателя 1, а также по сигналам внешней связи (управление). Однако во всех случаях угол аи соответственно ток в роторе и через преобразователь не должен превышать значений, при которых перегрев структуры вентилей превышает допустимый, определяемый в каждом данном конкретном случае программным устройством 9.687553 Фиг.1 эВ процессе разгона двигателя 1 по достижении им скорости, соответствующей границе рабочего диапазона регулирования, происходит отключение канала 7 и подключение канала 8 регулятора. Это переключение происходит по сигналу каналаили внешних связей управления и отрабатывается регулятором 6.Выполнение первого канала регулятора в виде программного и фазосдвигающего устройств позволяет решить противоречивые вопросы, возникающие при пуске двигателя с ограниченным диапазоном регулирования скорости. Это, с одной стороны, удовлетворение требований рабочего механизма (преодоление момента сопротивления, запуск механизма за заданное время и с заданным ускорением), а с другой стороны - создание таких режимов преобразователя частоты, при которых перегрев структуры силовых полупроводниковых приборов не превышает допустимого значения.формула изобретенияУстройство для управления электродвигателем переменного тока, содержащее соединенные последовательно источник питания, преобразователь частоты, блок управления преобразователем частоты в цепи питания ротора двигателя, выключатель в цепи питания статора двигателя и двухканальный регулятор, выходы каналов которого соединены со входами блока управления преобразователем частоты, от.1 ичаощееся тем. что, с целью снижения установочной мощности, один канал регулятора выполнен на программном и фазосдвигающем устройствах, входь 1 которых подключены к ротору двигателя, выход программного устройства - ко второму входу фазосдвигающего устройства, один из выходов которого соединен со входом второго канала регулятора, а другой выход фазосдвигающего устройства соединен с выходом первого канала регхлятора. Источники информации, принятыс во внимание при экспертизе 1. Ботвинник М. М. и др. Управляемаямашина переменного тока. М., Нахка, 1969. 2. Авторское свидетельство СССРМ 411597, кл. Н 02 Р 7,46, 1969.итель В. СаО. Луговая57 СостаТех ред Тираж И ПИ Государст по делам изобрМосква, Ж - 3 П П П Патентэ,охннКорректор М. СелехмаПодписноетета СССР венного кометений и о5, РаушскаУжгород,иткрытийя наб., д. 4/5 ул. Проектная,