Устройство для переключения обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя

02 Р 1/32 ЕТЕНИ ОПИ САНИ ЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ СВИ(46) 23.06.84, (72) Э.Т.Сидор (71) Казанскийордена Ленинатута Бюл, Рнко ифилиалнергет А.Ха оско еско ов огоинсти(53) 621,313.333 (56) 1.Соколов М ный электроприво механизмов, М., с. 397, рис. 5.22.Авторское с по заявке Р 3260 кл. Н 02 Р 1/32,(088.8)М,АвтоматизированобщепромышленныхЭнергия", 1969,2,видете65 6/241981. ство СССР ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ОБМОТКИ СТАТОРА ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее коммутатор включения обмотки статора электродвигателя по схеме ЗВЕЗДА и коммутатор включения обмотки статора электродвига-. теля пО схеме ТРЕУГОЛЬНИК, блок управления, три элемента задержки, три элемента И, одни входы которых соединены с выходами соответствующих элементов задержки, а выходы первого и второго элементов И соединены с входами соответствующих коммутаторов, элемент сравнения, датчик нагрузки, выход которого подключен к одному входу элемента сравнения, пороговый элемент, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, элемент И-НЕ, один вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а другой . вход соединен с вторым входом третьего элемента И и входом третьего элемента задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью повышения надежности н соя,в него введены нелинейный блок, датчик напряжения питающей сети,три элемента ИЛИ, одновибратор,второй элемент И-НЕ,два элемента ЗАПРЕТ, причем прямой вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к инверсному входу второго элемента ЗАПРЕТ и одному выходу блока управления, выход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с входом первого элемента задержки и вторым входом первого элемента И, инверсный вход первого элемента, ЗАПРЕТ соединен с одним входом второго элемента ИЛИ и вторым выходом блока управления, прямой вход второ- щС го элемента ЗАПРЕТ подключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход второго элемента ЗАПРЕТ подключен к второму входу второго элемента И и входу второго элемента задержки, выход первого элемента И-НЕ подклю- Я чен к другому входу второго элемента ИЛИ, выход датчика напряжения через нелинейный блок подключен к другому входу элемента сравнения, вход одновибратора подключен к выходу третьего элемента И и одному входу первого элемента ИЛИ, выход одновибратора соединен с одним входом третьего элемента ИЛИ, другой вход которого подключен .к выходу порогового элемента, а выход соединен с входом первого элемента задержки, соответствующие входы второго элемента И-НЕ соединены с выходами первого и второго элементов за- ф, держки, а выход второго элемента И-НЕ подключен к третьим входам пер- . вого и второго элементов И.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока с медленно изменяющейся нагрузкой.Известно устройство переключения обмотки статора трехфазного электро двигателя, содержащее контакторы включения обмотки по схемам ЗВЕЗДА ,и ТРЕУГОЛЬНИК, релейно-контактную 1 схему управления и датчик нагрузки электрОдвигателяПереключение обмотки двигателя со схемы ЗВЕЗДА на схему ТРЕУГОЛЬНИК происходит по ко,манде.датчика нагрузки при увеличении последней до соответствующей величины. После снижения нагрузки происходит переключение обмотки в обратном порядке 11Недостаток известного устройства - низкая надежность, обусловленная наличием контактов в схеме управления.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для переключения обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее коммутатор включения обмотки статора электродвигателя по схеме ЗВЕЗДА и коммутатор включения обмотки статора электродвигателя по схеме ТРЕУГОЛЬНИК, блок управления,три элемента И, одни. входы которых соединены с выходами соответствующих элементов задержки, а выходы первого и второго элементов И соединены с входами соответствующих коммутаторов, элемент сравнения, датчик нагрузки,. выход которого подключен к одному входу элемента сравнения, пороговый элемент, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, элемент И-НЕ, один вход которого соединен с выходом третьего элемента И и входом третьего элемента задержки.В известном устройстве переключение обмотки электродвигателя происходит в функции нагрузки последнего Г 23 Ввиду того, что в моменты переключения обмотки возникают броски тока, которые могут воприниматься датчиком нагрузки, возможна работа устройства в режиме ключа, что снижает надежность работы электро- привода в целом. При отказе какого" либо элемента в канале управления коммутаторами включения двигателя по схемам ЗВЕЗДА или ТРЕУГОЛЬНИК могут включиться оба коммутатора одновременно, чтоприводит к короткому замыканию и выходу из строя устройства. В известном устройстве не учитывается влияние изменения питающего напряжения на нагрузку электродвигателя, вследствие чего снижа и одному входу первого элемента ИЛИ,выход одновибратора соединен с одним входом третьего элемента ИЛИ,другрй вход котогго подключен к выходу порогового элемента, а выходсоединен с входом первого элементазадержки, соответствующие входы второго элемента И-НЕ соединены с выходами первого и второго элементов задержки, а выход второго элементаИ-НЕ подключен к третьим входам первого и второго элементов И. 55 60 65 ется эффективность повышения соз 9электропривода.Цель изобретения - повышение надежности и соз 9 злектропривода.Укаэанная цель достигается тем,что в устройство для переключенияобмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее коммутатор включения обмоткистатора электродвигателя по схеме 1 О ЗВЕЗДА и коммутатор включения обмотки статора электродвигателя по схеме ТРЕУГОЛЬНИК, блок управления, триэлемента задержки, три элемента И,одни входы которых соединены с выхо дами соответствующих элементов задержки, а выходы первого и второгоэлементов И - с входами соответствующих коммутаторов, элемент сравнения, датчик нагрузки,.выход которогоподключен к одному входу элементасравнения, пороговый элемент, входкоторого соединен с выходом элемен.та сравнения, элемент И-НЕ, одинвход которого соединен с выходомтретьего элемента И, а другой вход -с вторым входом третьего элементаИ и входом третьего элемента задержки, введены нелинейный блок, датчикнапряжения питающей сети, три элемента ИЛИ, одновибратор, второй элементИ-НЕ, два элемента ЗАПРЕТ, причемпрямой вход первого элемента ЗАПРЕТсоединен с выходом первого элементаИЛИ, другой вход которого подключенк инверсному входу второго элемен та ЗАПРЕТ и одному выходу блока управления, выход первого элементаЗАПРЕТ соединен с входом первого элемента задержки и вторым входом первого элемента И, инверсный вход перво го элемента ЗАПРЕТ соединен с однимвходом второго элемента ИЛИ и вторым выходом блока управления, прямой вход второго элемента ЗАПРЕТподключен к выходу второго элемента 45 .ИЛИ, выход второго элемента ЗАПРЕТподключен к второму входу второгоэлемента И и входу второго элементазадержки, выход первого элементаИ-НЕ подключен к другому входу второго элемента ИЛИ, выход датчиканапряжения через нелинейный блок под"ключен к другому входу элементасравнения, вход одновибратора подключен к выходу третьего элемента ИНа чертеже представлена блок-схема устройства. Схема содержит коммутатор 1 включения обмотки статора электродвигателя по схеме ЗВЕЗДА, коммутатор 2 включения обмотки статора электродвигателя по схеме ТРЕУГОЛЬНИК, блок 3 управления, три элемента 4-6 задержки, три элемента И 7-9, одни входы которых соединены с выходами 1 О соответствующих элементов 4-6 задержки, а выходы первого и второго элементов И 7 и 8 - с входами соответстнующих коммутаторов 1 и 2, элемент 10 сравнения, датчик 11 нагрузки, 15 выход которого подключен к одному входу элемента 10 сравнения, пороговый элемент 12, вход которого соединен с выходом элемента 10 сравнения; элемент И-НЕ 13, один вход которого соединен с выходом третьего элемента И 9, а другой - с вторым входом .третьего элемента И 9 и входом третьего элемента б задержки, нелинейный блок 14, датчик 15 напряжения питающей сети, три элемента ИЛИ 16- 18, одновибратор 19, второй элемент И-НЕ 20, дна элемента ЗАПРЕТ 21 и 22, причем прямой вход первого элемента ЗАПРЕТ 21 соединен с выходом первого элемента ИЛИ 16, другой вход которого подключен к инверсному входу второго элемента ЗАПРЕТ 22 и одному входу блока 3 управления, выход первого элемента ЗАПРЕТ 22 соединен с входом первого элемента 4 задержки З 5 и вторым входом первого элемента И 7, инверсный вход первого элемента ЗАПРЕТ 21 соединен с одним входом второго элемента ИЛИ 17 и вторым выходом блока 3 управления, пря мой вход второго элемента ЗАПРЕТ 22 подключен к выходу второго элемента ИЛИ 17,. выход второго элемента ЗАПРЕТ 22 подключен к второму входу второго элемента И 8 и входу нто рого элемента 5 задержки, выход перного элемента И-НЕ 13 подключен к другому входу второго элемента ИЛИ 17, выход датчика 15 напряжения через нелинейный блок 14 подключен к другому входу элемента 10 сравнения, вход одновибратора 19 подключен к выходу третьего элемента И 9 иодному входу первого элемента ИЛИ 16, выход одновибратора соединен с одним входом третьего элемента ИЛИ 18, другой вход которого подключен к выходу порогового элемента 12, а выход соединен с входом первого элемента б задержки, соответствующие входы второго элемента И-НЕ 20 соединены с выходами первого и второго элементов 4 и 5 задержки, а выход второго элемента И-НЕ подключен к третьим входам первого и второго элементов И 7 и 8. 65 В качестве датчика 11 нагрузки электродвигателя можно использовать датчики тока, момента нагрузки, полной, активной или реактивной мощности, Нелинейный блок 14 реализует зависимость выбранного контрольного параметра, например, мощности двигателя от напряжения питающей сети.Устройство работает следующим образом.При подаче сигнала фПуск,ф, которому соответствуют сигналы Нульф на выходах У 1 и У 2 блока 3 управления,снижаются ограничения на рабо- ту схемы в автоматическом режиме посредством подачи сигналов Нуль на инверсные входы Х 2 элементов ЗАПРЕТ 21 и 22, Устройство подготовлено для работы в автоматическом режиме. Так как нагрузка электродвигателя в начальный моментпуска равна нулю, то на входе порогового элемента 12 сигнал соответствует максимальному значению. Поэтому на выходе порогового элемента 12, элемента ИЛИ 18, элемента И 9, элемента ИЛИ 16, элемента ЗАПРЕТ 21, элемента И 7 сигнал соответствует единице и пуск электродвигателя начинается со схемы ЗВЕЗДА, что ограничивает динамические нагрузки на заторможенный электродвигатель. Затем за счет электромагнитных и электромеханических переходных процессов нагрузка (ток, момент, мощность) электродвигателя достигает величины, соответствующей уровню опускания порогового элемента 12, а на выходе элементов ИЛИ 18 и И 9 сигнал соответствует нулю, что приводит к отключению коммутатора 1 ЗВЕЗДА и включению с выдержкой времени элемента 5 задержки коммутатора 2. Выдержка времени необходима для отключения коммутатора 1 и отстройки от бросков тока включения обмоток по схеме ТРЕУГОЛЬНИК и составляет несколько полупериодон напряжения питающей сети. За время бестоковой паузы нагрузка электродвигателя становится равной нулю и на выходе порогового элемента 12; на входе Х 2 элемента И-НЕ 13, на входе Х 2 элемента И 9 появляется сигнал, соответствующий единице. Но так как выдержка времени элемента б задержки значительно больше времени бестоковой паузы,то на выходе элемента И 9, входе Х 1 И-НЕ 13 сигнал соответствует нулю. Поэтому на выходе элемента И-НЕ 13 сигнал соответствует единице и сигнал на включение коммутатора 2 не снимается. После включения коммутатора 2 сигнал на выходе порогового элемента 12 соответствует нулюи пуск продолжается по схеме ТРЕУГОЛЬНИК. Запуск одновибратора 19 не происходит, так как его вход зашунтирован по цепи: выход элементася не меньше длительности протекания переходных процессов. При увеличении нагрузки или снижении напряжения питающей Сети, либо при одновременном действии этих факторов сигнал на входе порогового элемента 12 достигает уровня отпускания и обмотка двигателя переключается со ЗВЕЗДЫ наТРЕУГОЛЬНИК без выдержки времени,что исключает опрокидывание электро 10 двигателя. Уровень отпускания порогового элемента 12 выбирается из условий экономичности и надежности работы электропривода при соединении обсо схемой ТРЕУГОЛЬНИК при данных напряжении и нагрузке.При подаче сигнала фСтоп, которому соответствуют сигналы фЕдиница на выходах У 1 и У 2 блока 3 упО равления, на выходе элементов ЗАПРЕТ21 и 22 появляются сигналы Нуль.Электродвигатель отключается независимо от того, по какой схеме он до этого работал. При подаче сигналаВкл треугольник и отсутствиисигнала Стоп, которому соответствуют сигналы Нуль на выходе ка 3 управления, двигатель работает при соединении обмоток по схеме ТРЕУГОЛЬНИК. При подаче сигнала 1 Вкл. звезды и отсутствии сигналаСтоп двигатель работает при соединении обмоток по схеме ЗВЕЗДА, которой соответствуют сигналы Нуль 1 на выходе У 2 и фЕдиницаф на выходе У 1 блока 3 управления.Возможен вариант использования устройства для двигателей с нормальной схемой ЗВЕЗДА соединения обмоток. В этом случае меняются местами коммутаторы 1 и 2, а пороги срабатывания и опускания порогового элемента12 выбираются в соответствии с ожидаемым изменением питающего напряженияТаким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается надежная работа электропривода при значительных колебаниях питающего напряжения и выходе из строя логических элементов в одном из каналов переключения обмоток,ИЛИ 18 - вход Х 2 элемента И 9. После разгона электродвигателя до рабочей скорости его нагрузка определяется нагрузкой производственногомеханизма. При снижении нагрузкиэлектродвигателя или увеличения напряжения на его обмотке либо в результате действия, обоих фактороввеличина сигнала на выходе элемента 10 сравнения может достичь уровня срабатывания порогового элемента 12 и на его выходе появится сигнал, соответствующий единице. Уровень срабатывания порогового элемента 12 выбирается из соображений повы- мотки по схеме ЗВЕЗДА по сравнениюшения энергетических показателей 15электродвигателя при его работе снедогрузкой при данном напряжениипитающей сети. На входе ХЗ элемента ИЛИ 18, входе Х 2 элемента И 9 ивходе элемента б задержки сигналсоответствует единице и происходитзапуск элемента б задержки. С выдержкой времени элемента б задержкисигнал единица появляется на входеХ 1 и выходе элемента И 9. Длительность выдержки времени элемента бзадержки выбирается с целью отстройки со случайных колебаний нагрузки У 1.и фЕдиницаф на выходе У 2 блозлектродвигателя из сопоставленияпотерь электроэнергии при переключениях и уменьшением потребленияэлектроэнергии или реактивной мощности при работе электродвигателя.по схеме ЗВЕЗДА. Она может составлять 10-100 с и определяется типомэлектропривода и производственного 35механизма. После появления сигналаЕДИНИЦА на выходе элемента И 9 происходит запуск одновибратора 19, отключение коммутатора 2 ТРЕУГОЛЬНИКи включение с выдержкой времени 40элемента 4 задержки коммутатора 1.В момент включения коммутатора 1 засчет переходных процессов происходитнаброс нагрузки и на выходе порогового .элемента 12 появляется сигнал 45Нуль, Но так как на выходе одновибратора 19 сигнал соответствуетединице, то сигнал на выходе элемента ИЛИ 18, И 9 тоже единица. Отключение коммутатора 1 не происходит идвигатель работает по схеме соедине"ния обмоток звездой, длительностьимпульса одновибратора 19 выбираетСоста Техре ель В,АлешечкинЛ. Коцюбняк Корректор Г.Огар Редактор И.Коваль Заказ 438 лиал ПНП.Патент, г.ужгород,.ул.Про,4 Тираа.667 ВНИИПИ Государств по делам изобр 13035, Москва,.Ж-.ЗПодписного комитета СССРний н открытийРаушская наб., д.4/5