Устройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск ихСоциалистичс,кихРеспубпи нп 974531(31) М. Кд. с присоединением заявки МоН 02 Р 3/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 15. 11.82(71) Заявитель и технологический институт кранового и тягового электрооборудования(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОРИОЖЕНИЯ ТРЕХФАЭНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯИзобретение относится к электро-технике и монетбыть использованов частотно-регулируемом электроприводе с асинхронным короткозамкнутымэлектродвигателем и преобразователемчастоты автономного электрическогопо " " ного состава.Ъвзвестно устройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя, к Фазам которого подключен выход автономного инверторас блоком управления, содержащее цепьторможения выполненную в виде выпря"мительной группы и тормозного резис"тора 111Однако такое устройство сложно,так как регулирование тормозного резистора осуществляется путем изменения времени задержки момента Формирования импульса управления очереднымтиристором относительно момента очередной коммутации в соответствующейФазе инвертора,Известно также устройство дляторможения трехфазного асинхронногоэлектродвигателя, содержащее автономный инвертор, вход которого подключен к источнику питания, а выход -к Фазам статорной,обмотки электродвигателя, соединенной по схеме "звездаф, цепь торможения, выполненную изтиристоров и активного элемента,один вывод которой подключен к выходу автономного инвертора, компаратор,выход которого соединен с блоком управления тиристорами цепи торможения 21.однако известное устройство имеетряд недостатков, например низкую эфФективность торможения и малую надежность, обусловленную тем, чтотормозной резистор включен последовательно с катодной (или анодной)группой обратных вентилей инвертораи поэтому последние должны бытьрассчитаны на пропускание предельного тормозного тока асинхронной машиныв что приводит к существенному увеличению установленной мощности обратных вентилей по сравнению с тяговымрежимом.Целью изобретения является увеличение эффективности торможения и повышение надежности.25 Указанная цель достигается тем,что в устройстве для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя другой вывод цепи торможения соединен с нулевой точкой "звезды" обмот ки статора.в тормозной резистор непосредственно через тиристоры 5,б, 7 регулятора, не нагружая тормозным током вентили инвертора, как в известных устройствах, Длительность проводимости главных и обратных вентилей инвертора примерно соответствует тяговому режиму, что позволяет, во-первых, сохранить неизменным алгоритм управления инвертором в тяговом и тормоз- ном режимах, и, во-вторых, производить выбор обратных вентилей инвертора на существенно меньшие токи, чем в известных устройствах.Регулирование эквивалентного сопротивления тормозного резистора, поключенного к зажимам асинхронной машины, осуществляется путем изменения сс отношения длительностей открытого и закрытого состояний регулятора на тиристорах 5, б, 7 в функции отклонения сигнала обратной связи Ц на входе компаратора 9 от заданного сигнала уставки П. В качестве сигнала обратной связи могут использоваться сигналы, пропорциональные одному иэ электромагнитных параметров электропривода, например, вход 40 цательный потенциал, Источником тока 45управления тиристоров 5, б, 7 являет-.ся их анодное напряжение, определяемое выходным напряжением автономного инвертора 2, Если, например, наибольший отрицательный потенциал при"сутствует вданный момент времени накатоде тиристора 5, ть ток управления этого тиристора протекает поцепи, анод тиристора 5 - резистор 15 фототиристор оптронной пары 11 - разделительный диод 12 - управляющийэлектрод тиристора 5 - катод тиристора 5. Таким образом, наличие разделительных диодов обеспечивает синхронизацию моментов включения тиристоров 5, б, 7 тормозного регулятора с 60моментами перехода через нуль соответствующих кривых фазных напряженийасинхронной машины. Тиристоры.5, б,7 работают при этом как диоды, в режиме естественной коммутации посред ному току инвертора 1, фаэному току асинхронной машины 1, току тормозного резистора 14(фиг. 1). Управляемая тиристорная группа 5, б, 7 работает в этом случае в качестве тиристорно-импульсного регулятора, обеспеНа фиг. 1 представлена схема устройства для торможения трехфазногоасинхронного электродвигателя, в котором активный элемент выполнен ввиде одного резистора, на фиг. 2схема устройства для торможения трефазного асинхронного электродвигателя, в котором активный элемент выполнен в виде трех резисторов,Устройство для управления трехфаэ-,ным асинхронным электродвигателем 1содержит автономный инвертор 2, входкоторого подключен к источнику питания 3, а выход - к фазам статорнойобмотки электродвигателя, соединен"ной по схеме "звезда", цепь 4 торможения, выполненную иэ тиристоров 5,6, 7 и иэ активного элемента 8, одинвывод цепи 4 подключен к выходу. ин"вертора 2,а другой - к нулевой точке"звезды" обмотки статора электродвигателя 1, компараор 9, выход которого соединен с блоком 10 управлениятиристорами 5, б, 7, который содержит оптронную пару 11, диоды 12, 13и 14 и резистор 15.25 В устройстве, изображенном на фиг. 2, блок 16 управления тиристо-рами автономного инвертора 2 соединен с блоком 10.Устройство работает следующим образом.При переходе злектропривода в тормозной режим на вход компаратора 9 подается сигнал уставки. 0 у, светодиод оптронной пары 11 начинает обтекаться током и включает фототиристор оптронной пары, благодаря чему создается цепь для протекания тока через управляющие переходы тиристоров 5, б и 7. Диоды 12 13, 14 обеспечивают протекание тока через управляющий переход того тиристора, на катоде которого в данный момент времени присутствует наибольший отриством выходного напряжения инвертора,Поскольку последнее имеет, как правило, прямоугольно-ступенчатую форму,то в отличие от случая питания синусоидальным напряжением, длительностьпроводимости каждого тиристора регулятора за период выходного напряжения инвертора равна 180 эл,град., изкоторых 60 эл, град он проводит токтормозного резистора 8 самостоятельно и по 60 эл.град, совместно с каждым из двух других тиристоров регулятора,Итак, при переходе в тормознойрежим управляемая выпрямительнаягруппа из тиристоров 5, 6, 7 выполняет роль тормозного контакта, подключающего резистор 8 к зажимам тормозящегося асинхронного электродвигателя 1, Благодаря включению тормозного резистора между выхадными зажимами инвертора и нулевой точкой статорной обмотки асинхронной машины составляющая активной мощности,развиваемой асинхронной машиной, передается чиваищего периодическое подключениеторлозного резистора 8 к электродвигателю 1 на время, необходимое длястабилизации выбранного параметраэлектропривода на уровне, заданномсигналом уставки,Для сохранения тормозного моментапостоянны 1, а чаетоты скольжения наноминальном уровне, относительная длительность открытого состояния регулятора увеличивается по мере снижения частоты вращения так, чтобы среднее значение тока тормозного резистора оставалось постоянным. При этом в качестве сигнала обратной связи Бор на вход компаратора 9 поступает сигнал, пропорциональный среднему значению тока тормозного резистора а сопротивление резистора 8 выбирается таким образом, чтобы минимальной скорости торможения соответствовало ,полиостью открытое состояние тиристоров 5, 6, 7.В устройстве, изображенном на Фиг. 2, регулирование резистора осуществляется путем изменения времени задержки момента формирования импульса управления очередным тирлстором цепи 4 торможения относительно момента очередной коммутации в соответствующей фазе инвертора. Для этого на вход блока 10 от блока 16 подаются три сдвинутые на 120 эл.град.по- следовательности синхронизирующих импульсов, соответствующих моментам коммутации в анодной группе главных вентилей инвертора. Компаратор 9 работает в этом случае .в режиме усилителя, выходное напряжение которого определяется рассогласованием между сигналами уставки 11 и обратной связи Со и однозначно связанос требуемым временем задержки.Схема управления по фиг. 2 функционально сложнее, чем приведенная на фиг, 1, однако позволяет обеспечить более равномерное распределение тока тормозного резистора между тиристорами 5, 6, 7 тормозного регулятора,Таким образом, в устройстве Обеспечивается наличие постоянной составляющей в Фаэных токах асинхронной машины в режиме электрического торможения. Благодаря этому суммарный тормозной момент на валу асинхронной машины равен сумме двух составляющйх: генераторного и динамического тормо" жения. При полностью открытом регуляторе 5, 6, 7 в зоне малых частот вращения, где динамическое торможение наиболее эффективно, значение постоянной составляющей тока в фазахасинхронной машины равно 1/3 токатормозного резисора. Таким образом,включение резистора между выходнымизажимами ннвертора и нулевой точкойстаторной обмотки асинхронной машиныпозволяет повысить тормозной моментна валу асинхронной машины, особенно при торможении до полной остановки.10 Дополнительным положительным качеством предлагаемого включения тормозного резистора является исключениевозможности скачкообразного измененения тока через тиристоры регулято ра, поскольку цепочка, состоящая иэтормозного резистора и тиристоров регулятора, включена последовательнос фазами асинхронной машины, имеющими значительную индуктивность, Этопозволяет упростить схему регулятораза счет отсутствия специальных дросселей для ограничения скорости нарастания тока в цепи тиристоров, что упрощает устройство и повыиает его на дежность Формула иэобретенияУстройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя,содержащее автономный инвертор,входкоторого подключен к источнику пита".ния, а выход - к фазам статорной обмотки электродвигателя, соединеннойпо схеме "звезда", цепь торможенйярвыполненную иэ тиристоров и активного элемента, один вывод которой подключен к выходу автономного инвертора, компаратор, выход которого соединен с блоком управления тиристорами40 цепи торможения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения,эффективности торможения и повышениянадежности, другой вывод цепи торможения соединен с нулевой точкой "звез 45 ды" обмотки статора.источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ В 1763871 ркл. Н 02 Р 3/22, 1976.2. Патент ФРГ У 1638611,кле Н 02 Р 3/22",1974.НИИПИ Заказ 8731/ ираж 721 Подписно Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул,Проектйа г.