Способ импульсного управления асинхронным электродвигателем с вентиляторной нагрузкой и устройство для его осуществления

/40 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР с 1 Г( ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВЛЕНИЯЕМ ССТРОЙСТВО к электльзовано дах см электй нагрузется поя и эко 4 ь Ю(71) Горьковский политехнический институт(56) Петров Л.П., Андрющенко О.А Капинос В.И. и др. Тиристорные преобразователи напряжения для асин- хронного электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1986, с 08-115.Авторское свидетельство СССР И 1072227, кл, Н 02 Р 5/402, 1984.(54) спосоь импульснОГО Уп АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ НАГРУЗКОЙ И .ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится ротехнике и может быть исп в регулируемых электроприв асинхронным короткозамкнут родвигателем с вентиляторн кой, Целью изобретения явл вышение надежности двигате номицности за счет ограничения максимально допустимой по нагреву асинхронного двигателя частоты вращенияв нижней части диапазона регулирования. Устройство для осуществленияспособа содержит задатчик 1 режима,блоки 2, 3 сравнения, тиристорныекоммутаторы 4, 5, датчик б измеряемого параметра, блок 7 согласующихусилителей, преобразователь 8 напряжение-скважность импульсов, пороговый элемент 9 блок 10 задержки,ключевой элемент 11, блок 12 линейных дросселей. Электродвигатель 13с вентиляторной нагрузкой 14 на валу с минимально допустимой частотой,определяемой требованиями объекта15 регулирования к колебаниям частоты вращения, подключают на пониженное синусоидальное напряжение, соответствующее номинальному состояниюэлектродвигателя при повышенном егоскольжении, а регулирование частотывращения осуществляют за счет изменения скважности подключений двигателя на указанное пониженное напряжение. 2 с.п. ф"лы 3 ил.+(х, +сх,соп ое номинальныи моменти вления;синхронная и номичастоты вращениядвигателятекущее значениения, определяемоеуравненияй вв ачен" индукти обмоток ое о ектро. вные сопротивлен статора и приве ротора;кольже нно Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем с вентиляторной нагрузкой,Цель изобретения - повышение надежности двигателя и экономичности за счет ограничения максимально допустимой по нагреву асинхронного .электродвигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования, а также упрощение, повышение надежности и экономичности устройства. На Фиг, представлена Функциональная схема устройства для осуществления способа импульсного управления асинхронным электродвигателем, на Фиг,2 - механическая характеристика электродвигателя и характеристика нагрузки на Фиг.3 - характеристика порогового элемента.Устройство для осуществления пред. лагаемого способа управления содержит (фиг.1) задатчик 1 режима, первый и второй блоки 2 и 3 сравнения первый и второй тиристорные коммутаторы 4 и 5, датчик б измеряемогопараметра, блок 7 согласующих усилителей, преобоазователь 8 напряжениескважность импульсовпороговый эле, мент 9, блок 10 задержки, ключевой элемент 11 и блок 12 линейных дрососелей. Входы первого и второго тиристорных коммутаторов 4 и 5 объединены и предназначены для подключения к питающей сети выходы перво" го тиристорного коммутатора 4 и бло ка 12 линейных дросселей объединены и предназначены для подключения к . выводам статорной обмотки асинхрон 5 О 15 20 25 30 35 40 ного электродвигателя 13 с. вентиляторной нагрузкой 14 на валу. Входыблока 12 линейных дросселей соединены с выходами второго тиристорногокоммутатора 5, управляющий вход которого через последовательно соединенные блок 7 согласующих усилителейи преобразователь 8 напряжениескважность импульсов соединен с выходом первого блока 2 сравнения ипервым входом второго блока 3 сравкения. Первый и второй входы первогоблока 2 сравнения соединены с выходами соответственно задатчика 1 режима и датчика б измеряемого параметра, вход которого соединен с объектом 15 регулирования. Выход вто-рого блока 3 сравнения через пороговый элемент 9 соединен с управляющими входом первого тиристорногокоммутатора 4, входом блока 10 задержки и инФормационным входом ключевого элемента 11, управляющий вход которого соединен с выходом блока 10 задержки, а выход - с вторым входом второго блока 3 сравнения,Сущность способа импульсного управления асинхронным электродвигателем с вентиляторной нагрузкой состаит в том, что электродвигатель с минимально допустимой частотой, определяемой требованиями объекта регулирования к колебаниям частоты вращения, подключают на пониженное синусоидальное напряжение, соответствующее номинальному тепловому состоянию асинхронного электродвигателяепри повышенном его скольжении, а регулирование частоты вращения осуществляют за счет изменения скважности поДключений электродвигателя на указанное пониженное напряжение, которое выбирают из выраженияС2 ь полное сопротивление обмотки статора и контуранамагничивания,сЕ- скважность включенияТ4 Т Т - время работы ивремя цикла;А = (-.) - конструктивный коэффици -ент электродвигателя;1 и 1 - номинальные значения намаган нничивающего тока и токастатора.Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующимобразом.На входы первого блока 2 сравнения поступают сигналы с задатчика 1режима и с датчика б измеряемогопараметра, и на выходе первого блока 2 сравнения вырабатывается сигналрассогласования Б , При 11с Б,(фиг,3) данный сигнал, поступая навход преобразователя 8 напряжениескважность импульсов, определяетрежим его работы, а преобразователь8, в свою очередь, через соединенные последовательно блок 7 согласующих усилителей, второй тиристорныйкоммутатор 5 и блок 12 линейныхдросселей задает среднюю частотувращения электродвигателя 13, вентиляторной нагрузки 14 и, соответственно, температуру объекта.15 регулирования,Ори значительном отклонении (превышении) сигнала с выхода датчика 6измеряемого параметра, заданного задатчиком 1 значения, сигнал ББ(фиг,3) формирует сигнал на выходевторого блока 3 рассогласования, чтовызывает появление сигнала с высокимуровнем на выходе порогового элемента 9,Данный сигнал поступает на управляющий вход первого тиристорного коммутатора 4 который, включаясь, подключает электродвигатель 13 на полное напряжение сети, Частота вращения электродвигателя 13 и вентиляторной нагрузки 14 резко увеличивается, а температура объекта 15 регулирования понижается, Одновременно выходной сигнал высокого уров. ня с порогового элемента 9 поступает на вход блока 10 задержки и через ключевой элемент 11 на второйДля формирования укаэанного пониженного синусоидального напряженияна зажимах статора электродвигателя 55 использован блок 12 линейных дросселей переменного тока, которые ограничивают значение синусоидальногонапряжения, а следовательно, и час.тоты вращения на заданном уровне,5 1 О 15 20 25 303545 50 вход второго. блока 3 сравненияТаким образом осуществляется блокировка порогового элемента 9 на время, заданное блоком 10 задержки,т.е. обеспечивается вращение электродвигателя 13 с номинальной частотой вращения в течение заданноговремени. Время задержки устанавливается таким, чтобы исключить пускиэлектродвигателя на номинальное напряжение питания с частотой, превышающей приведенную в паспорте данного электродвигателя,Через время, заданное блоком 10задержки, ключевой элемент 11 выключается и отключает второй входвторого блока 3 сравнения, сигнална выходе которого теперь определя"ется только сигналом на его первомвходе. Когда сигнал на выходе первого блока 2 сравнения достигнет значения Ьс, (фиг.3) пороговый элемент 9 отключает первый тиристорный коммутатор 4 и частотавращения электродвигателя 13 определяется преобразователем 8 напряжение - скважность импульсов. Еслипосле срабатывания блока 10 задерж"ки И0, то электродвигательЬх Вх13 продолжает вращаться с номинальной частотой.Частота вращения электродвигателя 13 вместе с жестко посаженной наего вал вентиляторной нагрузкой 14регулируется в пределах от 0 до и, (фиг 2), Кривые А и В - естественная и искусственная механические ха"рактеристики электродвигателя 13, кривая С - характеристика вентиляторной нагрузки 14 . Точка а опредечляется как пересечение искусственнои механической характеристики электро- двигателя 13, полученной при пониженном значении синусоидального нап" ряжения на зажимах статора, соответ" ствующей номинальному тепловому состоянию электродвигателя 13, и харак" теристики вентиляторной нагрузки 14, Точка Ь соответствует номинальному режиму работы.- сопротивление тора и привед тивление рото- текущве значе ния, определя нения омент сопро-.ЗО Я18обмотки ста енное сопрора,номинальная ния электрозначение альн оль женуктивные сопрсток статораное ротора; ивлени привение скольжеемое иэ урав с =1+ -2 2соответствующем номинальному состоянию электродвигателя 13, что надежно защищает его от возможного перегрева при повышенном скольжении, исключает высшие гармоники питающеготока, существенно уменьшает пусковые токи и ограничивает значение.ударного тока в момент пуска, т,е.линейные дроссели переменного токапозволяют повысить надежность, долговечность и экономичность устрой-ства,Частота подключений электродвигателя 13 на пониженное синусоидальное напряжение, задаваемая преобразователем 8 напряжение - скважность импульсов, постоянна и определяется предельными требованиями объекта 15 регулирования к колебаниям частоты вращения вентиляторной нагрузки 14 В случае, когда объектом 15 регулирования является охлаждаемая жидкость, а контролируемым параметром - ее температура, частота .вращения может колебаться в значительных пределах вследствие большой постоянной времени нагрева жидкос"н. Следовательно, частота включения электродвигателя 13 чрезвычайно мала и измеряется сотыми и даже тысячными долями герц как из-за указанной большой постоянной времени нагрева жидкости, так и вследствие значительных маховых масс вентиляторной нагрузки 14, Таким образом, в процессе регулирования согласно предлагаемому способу электродвигатель 13 оказывается либо включенным на длительное время на пониженное синусоидальное напряжение, не допускающее его нагрева выше номинального, либо отключенным и работает иа ,:,вьбеге. Таким образом способ импульсного управления асинхронным электродвигателем с вентиляторной нагрузкой и устройство для его осуществления позволяют повысить надежностьэлектродвигателя, экономичность иупростить электропривод за счет ограничения максимально допустимой понагреву электродвигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования, что достигается путем осуществления ШИИ регулирования напряжения, причем значение напряжения,подаваемого на электродвигатель, выбирается из условия обеспечения требуемого теплового состояния электродвигателя,Формула изобретения 1. Способ импульсного управленияасинхронным электродвигателем с вентиляторной нагрузкой, при котором периодически подключают асинхронныйдвигатель к питающей сети и отключаютот нее с помощью тиристорного коммутатора в цепи статора асинхронногоэлектродвигателя о т л и ч а ющ. и й с я тем, что, с целью повышения надежности двигателя и экономичности эа счет ограничения максимально допустимой по нагреву асинхронного электродвигателя частоты вращенияв нижней части диапазона регулироваЗ 5 ния, указанное подключение и отключение асинхронного электродвигателяосуществляют .с минимально допустимойпостоянной частотой, при этом устанавливают пониженное напряжение питания Ц соответствующее номинальномутепловому состоянию асинхронногоэлектродвигателя при повышенном егоскольжении и определяемое иэ выра- жения1539949 10- полное сопротивление обмотки статора и контуранамагничивания- скважность включений асин 5хрон но го элек трод ви га тел я,Т - время работы ивремя цикла,"- конструктивный коэффициент асинхронного электродвигателя, 1, и 1вноминальные значения намагничивающего тока и тока статора. 2р А= ( - -)2 1 ои 1 н15 О Фи оставитель С.Поэднухоехред М.Ходанич рректор И.Шароф тор А.Огар 8 Тираж 450 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 аказ 2 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород ул. Гагарина, 1 О 2, Устройство для осуществления способа импульсного управления асинхронным электродвигателем с вентиляторной нагрузкой, содержащее соединенные последовательно задатчик режима и первый блок сравнения, первый тиристорный коммутатор датчик измеряемого параметра, выход которого подключен к второму входу первого блока сравнения, вход первого тирис торного коммутатора предназначен для подключения к питающей сети, а его выход предназначен для подключения к выводам статорной обмотки асинхронного электродвигателя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности за счет ограничения максимально допустимой по нагреву асинхронного электродвигателя частоты вращения в нижнейчасти диапазона регулирования, в неговведены второй тиристорный коммутатор, блок согласующих усилителей,преобразователь напряжение - скважность импульсов, пороговый элемент,блок задержки, ключевой элемент, второй блок сравнения и блок линейных.дросселей, выход первого блока сравнения соединен с первым входом второго блока сравнения и с входом преобразователя напряжение - скважностьимпульсов, выход которого через блоксогласующих усилителей соединен суправляющим входом второго тиристорного коммутатора, выход которого через блок линейных дросселей соединенс выходом первого тиристорного коммутатора, вход которого соединен свходом второго тиристорного коммута"тора, к выходу второго блока сравнения подключен вход порогового элемента, выходом соединенного с входомблока задержки, информационным входом ключевого элемента и управляющимвходом первого тиристорного коммутатора, выход блока задержки соединенс управляющим входом ключевого элемента, выход которого подключен квторому входу второго блока сравнения,