Устройство для управления частотойвращения potopa асинхронного электродвигателя

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсинхСфцналнстнческннРеспублнм ц 1838996/ 1 Ьвударвтввнный квмнтет СССР ав делен нзвбретеннй н вткрытнй(72) Авторы изобретения В. А. Мищенко и Н. И. Лосева Алтайский политехнический институт им. И. И. Ползунова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ ВРАЩЕНИЯРОТОРА АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 10 Изобретение относится к электротехникеи может быть использовано в частотно-управляемом электроприводе с преобразователем частоты и асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, в частности в электроприводе с косвенным регулированием по5возмущению, который применяется для работы в агрессивных, взрывоопасных н с повышенной влажностью средах в химической,нефтяной, горной, газовой и других отрасляхпромышленности,Известно устройство для управления скоростью асинхронного электродвигателя, со.держащее преобразователь частоты с блоками15 регулирования частоты и напряжения, блок измерения частоты вращения, блок регулиро. вания тока, при этом выход датчика измерения тока соединен с блоком регулирования частоты. Устройство обеспечивает стабилиза.цию скорости при изменении моме.1 ъ ; та нагрузки за счет регулирования частоты питания в функции изменения тока 1 1,. Недостаток устройства состоит в сложности из-эа использования датчика частоты вращения на валу.Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для управления частотой вращения ротора асинхронного электродвигателя, содержащее преобразователь частоты, соединенный первым входом с выходом генератора задающих импульсов, сумматор частот, выход которого соединен с входом генератора задающих им; пульсов, а вход - с задатчиком скольжения, первыи вход которого подключен к задатчику частоты вращения, блок измерения тока в фазах статорной обмотки электродвигателя, соединенный с блоком сравнения, второй вход которого подключен к блоку задания напряжения, а выход - ко второму входу преобгазователя частоты, блок нелинейное. ти, Кроме того, устройство содержит блок изменения частоты вращения, выход кото- . рого соединен с блоком заданиячастоты и со вторым входом сумматора. Регулирование частоты вращения осуществляется п838996 3сигналу задания, а стабилизация - путем изменения частоты скольжения 2) .Недостаток данного устройства состоит в использовании дополнительного датчика измерения частоты вращения, что усложняет его.Цель изобретения - упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления частотой вращения ротора асинхронного электродвигателя. второй вход задатчика скольжения соединен с блоком измерения тока, второй вход сумматора частот соединен с задатчиком частоты вращения, вход блока нелинейности подключен к выходу блока измерения тока, а выход - к одному из входов блока задания напряжения, второй вход которого соединен с выходом сумматора частот, Дополнительно для обеспечения регулирования с минимумом тока в блок задания напряжения введен блок автоматической регулировки усиления,На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство для управления частотой вращения ротора асинхронного электродвигателя включает преобразователь 1 частоты, соединенный с асинхронным электродвигателем 2 и через датчики 3 тока - с входами блока 4 выделения амплитуды тока, выход котороо соединен с входами блока 5 нелинейности и блока 6 задания скольжения, второй вход которого соединен с одним из выходов задатчика 7 частоты вращения. Выходы блока 6 задания скольжения и задатчика 7 частоты вращения соединены с входами сумматора 8, выход которого соединен с входом генератора 9 задающих импульсов. Вход генератора задающих импульсов соединен также с входом блока 10 задания напряжения, выход которого подсоединен к входу преобразователя 1 частоты. Второй вход блока 10 задания напря. жения соединен с выходом блока 5 нелиней. ности. Выход блока 10 задания напряжения соединен со вторым входом преобразователя 1 частоты. Один из выходов сумматора 11 блока задания напряжения соединен с выходом блока 4 выделения амплитуды тока, Второй вход сумматора 11 соединен с выходом, блока 12 автоматической регулировки усиления блока 10, задания напряжения.Устройство для управления частотой вра. щения ротора асинхронного электродвигателя работает следующим образом.Для разгона асинхронного электродвига.теля на вход задатчика 7 частоты вращения подают задающее напряжение, которое возрас-. тает по линейному закону. В зависимости от знака производной выходного напряжения 4задатчика 7 частоты вращения в блоке 6 задания скольжения задается знак абсолютногоскольжения ("+" при разгоне). На выходеблока 6 заданияскольжения возникает напряжение положительной полярности заданияначального скольжения. При поступлении этого напряжения на вход сумматора 8 происходит суммирование последнего с линейнонарастающим напряжением 1 сигналом,заданияскорости) с выхода задатчика 7 частоты вращения, с выхода сумматора 8 сигнал поступает на вход генератора 9 задающих импульсови одновременно на вход блока 12 автоматической регулировки усиления блока 10 задания напряжения для задания выходного напряжения начальной частоты преобразователя 1.частоты. С выхода генератора 9 задающих импульсов сигнал с заданной частотой напряжения поступает на вход преобразователя 1 частоты, управляющий частотой выходного напря.жения. Блок 10 задания напряжения вырабатывает в функции сигнала задания частотысигнал, управляющий напряжением преобразо.вателя 1 частоты по оптимальному закону -по минимуму тока для заданного моментаасинхронного электродвигателяч = н, (1 ) + ч г. (11) , (1)Гчигде 1, - частота напряжения, питающего асинхронный электродвигатель;- номинальная частота напряжения;ч, (И),чг (1) - функции, зависящие от модуля тока статора= (7,.При этом функция чг (,) аппроксимиру-ется линейным законом ч, (,) = К гдеК - коэффициент усиления на входе сумматора 11.40ч, (3,) и К расчитываются для фиксиро-.ванных значений момента асинхронного электродвигателя 2 с дтысканием оптимальногоабсолютного скольжения, обеспечивающегоминимум тока статора , для каждого мо мента асинхронного электродвигателя 1Сигнал начальной частоты 1 равный сигналу начального абсолютного скольжения,подается на вход, блока 12 автоматическойрегулировки усиления блока 10 задания напряжения, где усиливается с начальным коэффициентом усиления чг(1) = Ко На входпреобразователя 1 частоты подается сигналзадания начального напряжения. С выходапреобразователя 1 частоты трехфазное напряжение с частотой скольжения и начальной амплитудой наводит ток в обмотках статораасинхронного электродвигателя 2, что вызывает появление момента вращения, происходитразгон асинхронного электродвигателя 2. Че5 10 15 20 5 8реэ датчики 3 тока ток поступает нг вход блока4 выделения амплитуды тока, с выхода которого сигнал поступает через блок 5 нелинейности на другой вход блока 10 зада.ния напряжения, а также на блок 6 заданияскольжения и непосредственно на один иэвходов сумматора 11 блока задания напряжения,В соответствии с законом оптимального управления напряжением (1) сигнал ч, (1,),пропорциональный модулю тока 1 вводитсяна вход сумматора 11 блока 10 заданий напряжения, на второй вход которого подаетсясигнал ч 2(1,)чс -- е, причем функции ч, (1,)1 иреализуется блоком нелинейности 5, а сигналчастоты " поступает со входа генератораЕ 4 Нзадающих импульсов на вход блока 12 автоматической регулировки усиления блока 10заданий напряжения, на выходе которого воз.никает сигнал с переменным коэффициентомусиления, управляемым выходным сигналом,пришедшим на другой вход блока 12 автоматической регулировки усиления с блока 5нелинейности. При этом благодаря; оптималь.ному закону регулирования напряжения вфункции сигнала частоты и сигналов выходаблока 5 нелинейности и с выхода блока 4выделения амплитуды тока пуск асинхронного электродвигателя происходит при постоянстве тока статора, величина которого определяется интенсивностью нарастающего напряжения с выхода задатчика 7 частоты вращенияс постоянным абсолютным скольжением, однозначно определяемым блоком 6 заданияскольжения в функции тока 1 и с максимальным моментом для этого значения токаэа счет форсировки потока тем большей,чем больше интенсивность разгона и величинъгтока статора, В установившемся режиме частота и напряжение поддерживаются в соответствии с постоянным выходным сигналом задатчика 7 частоты вращения таким образом,что для заданного момента нагрузки на валу асинхронного электродвигателя 2 абсолют.ное скольжение и величина напряжения обеспечивают минимальный ток в обмотках статора асинхронного электродвигателя 2 прилюбой заданной скорости . При увеличениинагрузки на валу асинхронного электродвигателя 2 уменьшается частота вращения ротораи возрастает действительное скольжение асинхронного электродвигателя 2, при этом черезблок 6 задания скольжения возрастает сигнал.задания абсолютного скольжения и частота выходного напряжения преобразователя1 частоты, а через блок 10 задания .напряжения возрастает напряжение по закону (1),Это вызывает увеличение выходного напряжения преобразователя 1 частоты, а значит по 38996 б тока и момента асинхронного электродвига теля 2, и позволяет достичь первоначальной частоты врагцения, соответствующей сигналу задания частоты вращения, с минимальной, величиной тока для этого момента нагрузки асинхронного электродвигателя 2, что обеспе. чивает высокую перегрузочную способность асинхронного электродвигателя и увеличивает жесткость механических характеристик, что позволяет расширить диапазон регулирования частоты вращения ротора асинхронного элек. тродвигателя.Преимуществом устройства для управления частотой вращения ротора асинхронного элек. тродвигателя является повышенная перегруэоч. ная способность, достигнутая форсировкой напряжения не только в функции частоты, но и в функции тока таким образом, что для каждого заданного тока асинхронный электродвигатель развивает максимально достижимый момент, Исключение датчика частоты вращения привело к упрощению устройства,Формула изобретения1, Устройство для управления частотой вращения ротора асинхронного электродвигателя,содержащее преобразователь частоты, соединенный первым входом с выходом генераторазадающих импульсов, сумматор частот, выход которого соединен с входом генераторазадающих импульсов, а вход - с задатчикомскольжения, первый вход которого подклю.чен к задатчику скорости, блок измерения тока в фазах статорной обмотки электродвига 35теля, соединенный с блоком сравнения, второй вход которого подключен к блоку задания напряжения, а выход - ко второмувходу преобразователя частоты, блок нелинейности, о т л и ч а ю ш е е с я тем,40 что, е целью упрощения, второй вход задатчика скольжения соединен с указаннымблоком измерения тока, второй вход сумматора частот соединен с эадатчиком скорости,вход блока нелинейности подключен к вы.45ходу блока измерения тока, а выход - кодному из входов блока задания напряже.ния, второй вход которого соединен с выходом сумматора частот,2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю.ш е е с я тем, что в блок задания напря 50жения введен блок, автоматической регулировки усиления, выход которого являетсявыходом блока задания напряжения,Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе551. Авторское свидетельство СССР уф 635589,кл, Н 02 Р 7/42, 1975,2, Патент Великобритании У 1120477.кл. 6 3 й, 1968.