Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем

(51) НОМИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТНЯТИИ ГОСУД АРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ НИЕ ЕТЕНИЯ СТВУ ТОРСНОМУ СВИ Ре)й(56) Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. - М.-Л.: Энергия, 1964с. 274, рис. 11-2,а.Авторское свидетельство. СССР У 133985 ф кл. Н 02 Р 7/58 ф 1986(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ АСИНХРОННИМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для фазового управления двухфазным асинхронным электродвигателем. Целью изобретения является уменьшение энергозатрат за счет улучшения гармонического состава выходного напряжения, Эа счет введения в устройство,содержащее задающий генератор 1, дваусилителя мощности 2,3, коммутато17, делитель 5 частоты, счетчик-длитель 6, КБ-триггер 9, управляемьделитель частоты 16, двух дешифраторов 7, 8, четырех КЯ-триггеров 10,11, 12, 13, двух управляемых счетчиков делителей 14, 15 на обмотках возбуждения и управления электродвигателя 4 формируется напряжение питания,представляющее собой разномерные импульсы с паузой, равной 1/3. При этомв питающем напряжении исключаются гавмоники, кратные трем, что приводитк увеличению коэффициента использоания электродвигателя по мощностменьшению энергозатрат. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дляаэового управления двухфазным асинхронным электродвигателем.Цель изобретения - уменьшение энер 5гозатрат путем улучшения гармонического состава выходного напряжения,На фиг. 1 показана структурнаяхема устройства, на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем содержит задающий генератор 1, первыйи второй усилители 2 и 3 мощности,выходы которых предназначены для подключения соответственно к обмоткамвозбуждения и управления двухфазногоасинхронного электродвигателя 4, делитель 5 частоты, счетчик-делитель6, первый и второй дешифраторы 7 и 8,пять КБ-триггеров 9-13, первый и второй управляемые счетчики-делители 14и 15, управляемый делитель 16 частоты 25и коммутатор 17, Выход задающего генератора 1 соединен с входами делителя 5 частоты и управляемого делителя 16 частоты, выход которого соединен с Б-входами первого и второго 30КБ-триггеров 9 и 10. Прямой и инверсный выходы второго КБ-триггера 10 соединены с управляющими входами соответственно первого управляемого счетчика-делителя 14 и управляемого дели 35теля 16 частоты, К-вход второго КБтриггера 10 соединен с Б-входам третьего КБ-триггера 11 и с первым выходом первого дешифратора 7, входыкоторого подключены к выходам счетчика-делителя 6, вход которого объединен со счетными входами обоих управляемых счетчиков-делителей 14 и 15 иподключен к выходу делителя 5 частоты. Выходы первого управляемого счет-.,15чика-делителя 14 соединены.с входамивторого дешифратора 8, первый и второй выходы которого соединены соответственно с К-входом первого КБ-триггера 9 и с Б-входом пятого КБ-тригге 50ра 13, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 17 и с управляющим входом второго управляемогосчетчика-делителя 15, выход которогосоединен с К-входом пятого КБ-тригге 55, ра 13. Выход первого КБ-триггера 9соединен с первым входом коммутатора17, выходы которого соединены с входами второго усилителя 3 мощности,Первый вход первого усилителя 2 мощности соединен с выходом третьегоКБ-триггера 11, К-вход которого подклюцен к второму выходу первого дешифратора 7, третий и четвертый выходы которого соединены соответственнос Б-входом и К-входом четвертого КБтриггера 12, выход которого соединенс вторым входом первого усилителя 2мощности,Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии первый, второй, четвертый и пятый КБ-триггеры9, 10, 12 и 13, а также счетчик-делитель 6 находятся в нулевом состоянии,при этом на управляющем входе управляемого делителя 16 частоты присутствует сигнал логической "1", разрешающий его работу, Третий КБ-триггер 11находится в состоянии " 1". Задающийгенератор 1 вырабатывает импульсы,частота которых равна (фиг. 2,а)Зг АЦгде К - коэффициент пропорциональностиЕ - рабочая частота асинхронного двигателя 4,Значения К выбираются из дискретности регулирования сдвига фазы напряжения в обмотке управления относительно напряжения в обмотке возбуждения.Импульсы частоты Е , - поступаютна вход управляемого делителя 16 частоты и на вход делителя 5 частоты,коэффициент деления которого выбирается из следующего соотношения:Е з,г Е ) гК Ю - ,еЕдц 12 Едгде Е - частота следования импульА, Ч,с о в на выходе делителя 5частоты,Н а выходе делителя 5 частоты получа ется последовательность импульс ов частоты 1 2 Е д 8 ( Фиг , 2, б ) , котор ая поступает н а вход счетчика-делит еля 6 и на счетные входы первого ивторого управляемых счетчиков-делител ей 1 4 и 1 5 . Счетчик-делитель 6 п ост оя нно работает в режиме циклич ес ког о счета , а ег о состояние опрашиваетс я первым д ешифр ат ор ом 7 . При этомна е г о выходах и о с л епо в ат сп ь и о и ояв422356ляется сигнал логического "О" (фиг.2 в-е) . Первый и второй выходы первого дешифратора 7 соединены с входами третьего КБ-триггера 11, а тре 5тий и четвертый выходы - соответственно с входами четвертого КБ-триггера 12, С приходом сигнала логического "О с соответствующего выхода первого дешифратора 7 на Б-вход любогоиз КБ-триггеров 12, 11 они устанавливаются в состояние "1" (фиг. 2 ж,з), В противоположное состояние третий и четвертый КБ-триггеры 11 и 12устанавливаются подачей импульсов 5на их К-входы, Сигналы логической"1" (фиг. 2 ж,з) с прямых выходовтретьего и четвертого КБ-триггеров11 и 12 соответственно поступают напервый и второй входы первого усилителя 2 мощности. Первый усилитель 2мощности осуществляет формированиеразнополярных импульсов, усиленныхпо мощности, для питания обмотки возбуждения (фиг, 2 и) двухфазного 25асинхронного электродвигателя 4.Регулирование скорости и моментаэлектродвигателя 4 при фазовом методеуправления осуществляется изменениемфазового сдвига последовательности ЗОразнополярных импульсов, запитывающих обмотку управления относительноаналогичной последовательности в обмотке возбуждения, Для этого на задающие входы управляемого делителя16 частоты поступает сигнал 19 управления, число разрядов которого равно числу разрядов управляемого делителя 16 частоты и определяется требуемой дискретностью изменения сдвига фазы напряжения управления относительно напряжения возбуждения. Таккак максимальная величина сдвига фазыдостигает (при максимальной скорости асинхронного электродвигателя) 90 О, 45емкость управляемого делителя 16 частоты должна быть равна числу импульсов частоты Г укладываемых в одной четверти периода напряжения питающей сети. Переполнение управляемого делителя 16 частоты наступает (взависимости от значения сигнала 19управления) с приходом на его счетныйвход любого импульса, поступившегоза время первой четверти периода напряжения возбуждения, Этот импульси определяет величину фазового сдвига напряжения управления относительно напряжения возбуждения,Рассмотрим случай, когда переполнение управляемого делителя 16 частоты происходит последним импульсом, пришедшим в момент окончания первой четверти напряжения в обмотке возбуждения, т,е. фазовый сдвиг составляет 90Импульс переполнения (фиг. 2 и) с выхода управляемого делителя 16 частоты, воздействуя по Б-входам второго и первого КБ-триггеров 1 О и 9 устанавливает их в состояение "1", Второй КБ-триггер 1 О сигналом логи-. ческой "1" с прямого выхода разрешает работу первого управляемого счетчика-делителя 14 и сигналом логического "О" с инверсного выхода запрещает работу управляемого делителя 16 частоты.Управляемый счетчик-делитель 14 имеет постоянный коэффициент деления (равный ) для последовательности входных импульсов (Гд Ч), а его состояние опрашивается вторым дешифратор ом 8. С приходом четвертого по счету импульса на вход управляемого счетчика-делителя 14 на первом выходе второго дешифратора 8 появляется сигнал логического "О" (фиг, 2 к), который возвращает по К-входу первый КБ-триггер 9 в состояние "О" (фиг. 2 м), Приходящий на вход управляемого счетчика- делителя 14 шестой импульс вызывает появление сигнала логического "О" (фиг . 2 л) на втором выходе второго дешифратора 8, который устанавливает в состояние "1" пятый КБ-триггер 13 (фиг, 2 н). Очередной входной импульс возвращает управляемый счетчик-делитель 14 в исходное состояние. С установкой пятого КБ-триггера 13 в сос-. тояние , сигнал логическойс его прямого выхода разрешает работу второму управляемому счетчику- делителю 15, коэффициент деления которого равен 4. Импульс переполнения (фиг. 2 о), возникающий на выходе управляемого счетчика-делителя 15, после прихода четвертого по счету входного импульса, воздействуя по К- входу пятого КБ-триггера 13, возвра-. щает его .в исходное нулевое состояние (фиг, 2 н) . Сигнал логического "О" с прямого выхода пятого КБ-триггера 13 вновь запрещает работу второго управляемого счетчика-делителя 15. Таким образом, цикл формирования управляющих импульсов на выходах пер 1422356ного и пятого КБ-триггеров 9 и 13 заканчивается, Полученные сигналы единичного уровня с прямых выходов первого и пятого КБ-триггеров 9 и 35 управляют через коммутатор 17 режимом переключения второго усилителя 3 мощности, Сформированные разнополярные импульсы требуемой мощности с выхода второго усилителя 3 мощпос- тЕ (фиг, 2 р) непосредственно запитывют обмотку управления двухфазного асинхронного электродвигателяОчередной цикл формирования Фазных напряжений начинается после то го, как счетчик-делитель 6 возвращается в состояние "0" и сигнал логического "0" с первого выхода первого дешифратора 7 (фиг. 2 в) устанавливает третий и второй КБ-триггеры 11 и 10 в исходные состояния соответственно "1" и"0".Если изменить значения кода сигнала 19 управления, то переполнение управляемого делителя 16 частоты на ступает раньше (т,е, фазовый сдвиг меньше), а работа устройства в дальнейшем сводится к повторению рассмотренного случая,Для обеспечения реверсирования 30 электродвигателя 4 необходимо с помощью коммутатора 17 под действием сигнала 18 управления изменить очередность следования управляющих импульсов (фиг. 2 м, н) на входы второго усилителя 3 мощности лри этом Фаза напряжения в обмотке управления скачком изменяется на 180 по отношению к напряжению возбуждения.Таким образом, в предлагаемом 40 устройстве.для литания электродвигателя используется неполное прямоугольное напряжение, имеющее паузу между импульсами, равную Я 3, которое не содержит гармоник, кратных трем, 45Питание электродвигателя напряжением данной Формы приводит к увеличению коэффициента использования электродвигателя по мощности и уменьшению энергозатоат, 50 формула изобретения Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем,со держащее задающий генератор, счетчик- целитель, первый и второй усилители мощности, выходы которых предназначены для подключения соответственно к обмоткам возбуждения и управлениядвухфазного асинхронного электродвигателя, делитель частоты, вход которого соединен с выходом задающего генератора, управляемый делитель частоты, задающие входы которого предназначены для подачи управляющегосигнала, первый КБ-триггер, Б-входкоторого соединен с выходом управляемого делителя частоты, а выход подключен к первому входу коммутатора,выходы которого соединены с входамивторого усилителя мощности, а управляющий вход предназначен для подачисигнала управления, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью уменьшения энергозатрат путем улучшениягармонического состава выходного напряжения, введены второй, третий,четвертый и пятый КБ-триггеры, двадешифратора, два управляемык счетчикаделителя, выход задающего генераторасоединен с входом управляемого делителя частоты, управляющий вход которого соединен с инверсным выходомвторого КБ-триггера, Б-вход которогосоединен с выходом управляемого делителя частоты, К-вход второго КБ-триггера соединен с Б-входом третьегоКБ-триггера и первым выходом первогодешифратора входы которого соединены с выходами счетчика-делителя,счетный вход которого объединен сосчетными входами первого и второгоуправляемых счетчиков-делителей и подключен к выходу делителя частоты,прямой выход второго КБ-триггера соединен с управляющим входом первогоуправляемого счетчика-делителя, выходы которого подключены к входамвторого дешифратора, первый выход которого подключен к К-входу первогоКБ-триг г ера, второй выход л ер вог одешифр атор а соединен с К-входом тр етьего КБ-триггера, выход которогоподключен к первому входу первого уси.литепя мощности,. второй вход которого соединен с выходом четвертого КБтриггера, Б- и К-входы которого соединены соответственно с третьими и четнертыья выходами первого дешифратора,второй выход второго дешифратора соединен с Б-входом пятого КБ-триггера,выход которого соединен с втсрьпл входом коммутатора и с управляющим входом второго управляемого счетчикаделителя дешифратора, выход которогоподключен к Б-входу пятого КБ-триггера.зднухо в Корректор И,Муска Тираж 583 ВПИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушЗаказ 4439 55 Подписноеомитета СССР н открытии кая наб д, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,