Устройство для управления асинхронным мотор-вентилятором

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронным короткоэамкнутым двигателем с вентиляторной нагрузкой при питании их от сети с изменяющимися частотой и напряжением, в частности при питании от синхронного генератора локомотива, соединенного с валом дизеля с изменяющейся частотой вращения. 10Известно устройство для частотного регулирования скорости асинхронного двигателя, которое содержит инвертор, подключенный к обмотке статора асинхронного двигателя, датчик напря жения инвертора и выпрямитель, парал лелька которому подключен резисторный делитель напряжения, выводом соединенный с входом задающего генератора, соединенного с инвертором, параллельно одному иэ резисторов делителя напряжения подсоединен стабилитрон 1 3.Недостатком устройства является сложность реализации плавной зависимости напряжения инвертора от частаты, близкой к параболической, наиболее экономичной с точки зрения КПД и коэффициента мощности для вентиляторной нагрузки, так как для30 этого требуется значительное количество стабилитронов и резисторов, что усложняет настройку устройства.Наиболее близким к изобретению является устройство для управления скоростью асинхронного электродвигателя, содержащее трехфазный источник питания, регулятор напряжения на тиристорах, которые в проводящем состоянии соединяют соответствующую клемму двигателя с клеммой питания40Г элемент для определения температуры охлаждающего вещества, подключенный к первому блоку сравнения, второй вход которого соединен с блоком сигнала уставки, а выход через усили 45 тель, второй блок сравнения и формирователь импульсов управления " с управляющим выходом регуляторанапряжения2 3.Недостатком известного устройства является то, что при питании его от сети с изменяющимися частотой и напряжением, например, в линейной зависимости, КПД и коэффициент мощности асинхронного электродвигателя с вентиляторной нагрузкой будут ухудшаться, так как с уменьшением частоты напряжения сети уменьшение 1102072 2мощности нагрузки на валу двигателя будет происходить значительно быстрее уменьшения потребляемой им мощ ности эа счет увеличения относительного значения намагничивающего тока и потерь в стали и меди статора.Одновременно с этим будут такжеухудшаться регулировочные характеристики двигателя при фазовом регулировании напряжения на статореи будет уменьшаться устойчивостьработы устройства,Целью изобретения является повышение экономичности, надежностии устойчивости работы устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для управления асинхронным мотор-вентилятором,содержащее, регулятор напряжения,предназначенный для подключениявходом к источнику с изменяющимисячастотой и напряжением, а выходом -к асинхронному электродвигателю,последовательно соединенные первыйблок сравнения сигнала уставки исигнала обратной связи, усилитель,второй блок сравнения, формировательимпульсов управления, выходом соединенный с управляющим входом регулятора напряжения, введены блок коррекции и согласующий блок, причем блоккоррекции выполнен в виде последовательно соединенных дросселя, двухрезисторов и конденсатора и снабженподстроечным резистором, подключеннымк общей точке резисторов, свободныевыводы дросселя образуют вход блокакоррекции и подключены к .выходу регулятора напряжения, выход блока коррекции, образованный свббоднымивыводами конденсатора и подстроечного резистора, через согласующийблок соединен с вторым входом второго блока сравнения,Устройство реализует частотно-фазовое регулирование, при котором изменяются напряжение и частота навходе регулятора напряжения, а номинальное напряжение Он на выходерегулятора изменяется в параболической зависимости от частоты, наиболееэкономичной с точки зрения КПД и коэф"фициента мощности для асинхронногодвигателя с вентиляторной нагрузкой,Напряжение на обмотке асинхронногомотор-вентилятора изменяется в зависимости от температурного состоянияобъекта охлаждения от номинальногодо О.На фиг.1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства, нафиг.2 - блок коррекции на фиг.3регулировочные характеристики асинхронного мотор-вентилятора при фазовом регулировании для зависимостиОн/1 = сопэ 1;на фиг,4 - то же, при0/Е =Сопз.Устройство содержит блок 1 сравнения (фиг.1) сигнала 2 уставки температуры объекта охлаждения и сигнала3 обратной связи по действительнойтемпературе объекта охлаждения, Последовательно с блоком 1 сравнения соединены усилитель 4 второй блок 5 сравнения и формирователь 6 импульсовуправления, вьмодом соединенный суправляющим входом регулятора 7 напряжения, каждая фаза которого образована парой параллельно-встречно вклю Оченных тиристоров 8. Регулятор напряжения входными клеммами 9-11 подключен к источнику 12 питания с изменяющимися частотой и напряжением. Выходные клеммы 13-15 регулятора соеди иены с асинхронным мотор-вентилятором16. Выходные клеммы 13 и 14 регулятора соединены с входом блока 17коррекции в цепи обратной, связи почастоте и напряжению, который выходомзОсоединен с вторым входом второго блока сравнения через согласующий блок 18,Схема блока 17 коррекции (фиг.2)образована иэ последовательно соединенньк дросселя 19, резисторов 21 и 2035и конденсатора 22. К общей точке резисторов подключен подстроечный резистор 23. Входом блока коррекции являются свободные выводы дросселя 19и конденсатора 22, выходом - тот же 40свободный вывод конденсатора 22 и свободный конец подстроечного резистора 23. Выходом преобразователь подключен к блоку 18 согласования, состоящему из выпрямительного моста 24, к выходу которого подключены параллельноконденсатор 25 и обмотка 26 разделительного трансформатора 27, на котором размещены также обмотки 28 модулирующая и 29 вькодная. 50Устройство работает следующим образом,На входы блока 1 сравнения поступает сигнал 2 уставки температуры объек та охлаждения и сигнал 3 обратной свя .,55. эи по действительной температуре объекта охлаждения. Раз ностный сигнал поступает на вход усилителя 4, имеющего насьпцакщуюся характеристику, .т,е.при некотором значении входного сигнала наступает ограничение выходного сигнала усилителя. Вькодной сигнал уси- лителя в виде тока управления поступает на один из входов второго блока 5 сравнения, а на второй вход приходит сигнал обратной связи в виде тока об-. ратной связи, поступающий с блока 17 коррекции через блок 18 согласования. Разница между током управления и током обратной связи поступает на вход блока формирования импульсов управления, который управляет тиристорами 8 регулятора 7 напряжения, Регулятор 7 подключен клеммами 9-11 к сети с изменяющимися частотой и напряжением. Номинальное напряжение на выходе регулятора, с которого начинает регулироваться напряжение иа обмотках статора, поддерживается в параболической зависимости от частоты. Это обеспечивается введением обратной связи по частоте и напряжению в виде блока 17 коррекции, последовательно соединенного с.согласукщим блоком 18. На вход формирователя напряжения приходит сигнал по частоте и напряжению регулятора 7 с клемм 13 и 14. Выходной сигнал блока коррекции изменяется нелинейно в зависимости от частоты и линейно в зависимости от величины вькодного напряжения. При равенстве тока обратной связи и максимального тока управления, соответствующего насыщенному состоянию усилителя, происходит ограничение вькодного напряжения регулятора 7 на уровня номинального путем изменения угла включения тиристоров. Вькод блока 18 согласования прямо пропорционален вьмоду блока 17 коррекции. Блок согласования служит для гальванической развязки обратной связи по частоте и напряжению, подключен к силовым клеммам регулятора напряжения цепей управления,На вход блока 17 коррекции с выхода регулятора 7 напряжения (клеммы 13 и 14) поступает сигнал с изменяющейся частотой и напряжением, Блок коррекции представляет собой фильтр нижних частот, образованный делителем напряжения, состоящим из последовательно соединенных дросселя 19, резисторов 20 и 21 и конденсатора 22. Коэффициент деления зависит от частоты входного напряжения. Напряжение с с конденсатора 22 и резистора 21 поступает на выпрямительныймост 24 блока 18 согласования, выпрямляется сглаживается конденсатором 25 и поступает на обмотку 5.26 обратной связи разделительноготрансформатора 27, Подстроечнымрезистором 23 регулируют величинытока, протекающего по обмотке 26,н тем самым величину ограничивающего 1 Ономинального напряжения при даннойчастоте, Обмотка 28 трансформатора27 предназначена для модулированиятока обмотки 26 и формированиятока обратной связи в обмотке 29, 5.который поступает на вход блока 5сравнения. Элементы блока коррекциирассчитываются таким образом, чтобыпри равенстве токов обратной связии управления на выходе регулятора . 207 напряжения Формировалась парабо"лическая зависимость номинальногонапряжения от частоты. Например,чтобы получить зависимость О/1=ссоМпри Э - 3 = 6 МН необходимы следующие параметры элементов: 19-24 Гн,20-1200 Ом, 2-200 Ом, 22-2 мкФ,23-3300 Ом.На Фиг.3 приведены регулировочные характеристики скольжения 5 = (0, ЗОгде О= О 0,1, О - номинальное напряжение на статоре при данной частоте напряжения; О -напряжение настаторе при данной частоте напряже"ния, и характеристики КПДи) моторвентилятора при питании его напряже,нием и частотой в зависимости О(ЙСое 1,которая реализуется на локомотивахс синхронным вспомогательным генератором, При такой зависимости с 4 Оуменьшением частоты увеличивается крутизна регулировочных характеристик,что связано с уменьшением нагрузкина валу и с изменением коэффициентаусиления системы регулирования :3530а максимум КПД смещается влево взону меньших напряжений, а при Ощ 1имеет пониженное значение. Коэффи"циент мощности при этом ниже, чтосвязано с относительно большим намаг.ничивающим током,На фиг4 приведены аналогичныехарактеристики, но при Он)Г фсояМ.2Иэ приведенных зависимостей видно,что крутизна регулировочных характеристик с изменением частоты практически не изменяется. При этом коэфФициент усиления системы также неизменяется, что способствует точностирегулирования и повышению устойчивости системы регулирования, МаксимумКПД и коэффициента мощности соответствует значениям напряжения на секторе,близким к ц =1, т,е. к номинально"му напряжению. Применение на локомотиве предлагаемого устройства позволяет повысить КПД работы асинхронных мотор-вентиля" торов на 7-87 при фазовом регулировании частоты вращения. Кроме того, повысится коэффициент мощности и .снизятся Фазные токи, что уменьшает потери в обмотке и стали статора, а также повысится в 1,5-2 раза точность поддержания температурноГо режима обьекта охлаждения, что повышает надежность его работы.Устройство позволяет достаточно простым техническим средством регулировать скорость асинхронных мотор- вентиляторов при заданном соотношений номинального напряжения и частоты на выходе регулятора напряжения