Устройство для автоматического управления асинхронным двигателем в режиме частотного торможения

(21) (22) (46) го ре нии н стора при д ряжением на допустимог устройставления М,Л(53) (56) ежжче частомультивибрдлительност гическни При этом предох последовательно ором 7. Первый вх ента И 12 соедине вого элемента 10,предохранитель 6 нитель 6 включен тормозным резист логического элеь с выходом порого второй вход - с тора 13, а выход входом прерывате кл СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМПРИ ГКНТ СССР 4454541/24-0705,07.8823.03.90. Бюл, Р 1110.Н.Стулов, Д.В,Сазанов(54) Уст РОЙСТ ВО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХР РЕЖИМЕ ЧАСТОТНОГ (57) Изобретение технике. Цель - путем исключения ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ В ТОРМОЖЕНИЯотносится к электровышениеперегрев верторэтогокого улем ввведенруемойпульса лительном превыше- силовом входе ино значенияДля для автоматичесинхронным двигатетного торможения тор 13 с регулиью выходного имэлемент И 12 и ыходом мультивиб с управляющим я тока 8, 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и Может быть использовано вустройствах для автоматического управления электроприводами, в частности электроприводами с асинхроннымидвигателями и статическими преобразователями частоты с промежуточнымзвеном постоянного тока в режиме генераторного торможения на реостат,Цель изобретения - повьшение надежности путем исключения перегреватормозного резистора при длительномпревышении напряжением на силовомвходе инвертора допустимого значения, 15На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема устройствадля автоматического управления асинхронным двигателем; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.Устройство содержит последовательно соединенные регулятор 1 напряжения, сглаживающий фильтр 2 и инвертор 3 напряжения, снабженный зажимами для подключения фазных обмотокстатора асинхронного двигателя 4. Параллельно конденсатору сглаживающего фильтра 2 подключены датчик 5 напряжения и последовательно соединенные между собой предохранитель 6,тормозной резистор 7 и прерыватель8 тока. Первый вход задатчика 9 интенсивности служит для подачи сигнала задания, его выход соединен с управляющим входом регулятора 1 напряжения, первым входом порогового элемента 10 и управляющим входом 11 инвертора 3 напряжения, Выход порогового элемента 10 соединен с вторым 40входом задатчика 9 интенсивности(управляющим входом) и первым входомлогического элемента И 12, выход которого подключен к управляющему входу прерывателя 8 тока. Второй вход 45логического элемента И 12 подключенк выходу мультивибратора 13 с регу"лируемой длительностью выходного,импульса,Устройство работает следующим50образом.В установившемся режиме работыэлектропривода выходное напряжениезадатчика 9 интенсивности, определяющее амплитуду и частоту выходногонапряжения инвертора 3, а следовательно, и частоту вращения асинхронногодвигателя 4, равно напряжению задания .Уна его первом входе. Двигатель работает в двигательном режиме. Напряжение на первом входе порогового элемента 10, равное напряжению задания, превышает напряжение обратной связи на его втором входе, На выходе порогового элемента 10 присутствует логический "О", блокирующий прохождение выходных импульсов мультивибратора 13 через логический элемент И 12 на управляющий вход прерывателя 8 тока, Прерыватель .находится,в разомкнутом состоянии, ток через тормозной резистор 7 равен нулю.При уменьшении напряжения 11(момент времени т, фиг. 2), например, скачкообразно до 11 =О выходное напряжение задатчика 9 интенсивности начинает линейно уменьшаться. Уменьшение выходного напряжения задатчика интенсивности сопровождается соответствующим уменьшением амплитуды и частоты выходного напряжения инвертора 3. Ротор же асинхронного двигателя 4 в силу присущего ему момента инерции не может быстро изменить частоту вращения и в промежутке времени С,-1 продолжает вращаться практически с прежней скоростью, поэтому скольжение двигателя 4 и входной ток инвертора 3 напряжения при уменьшении частоты его выходного напряже-ния также уменьшаются.По мере уменьшения частоты выходного напряжения скольжение двигателя сначала уменьшается до нуля (режим идеального холостого хода), затем меняет знак - двигатель переходит в генераторный режим работы. Входной ток инвертора 3 напряжения при этом также сначала уменьшается до нуля, затем изменяет направление и начинает плавно нарастать. Начинается подзаряд конденсатора сглаживающего .фильтра 2, Входное напряжение инвертора 3 и соответственно выходное напряжение Бдатчика 5 напряжения увелифф 5чиваются.В момент времениэто напряжение достигает значения Б при котором срабатывает пороговый элемент 10, осуществляющий сравнение напряжений задания и обратной связи, пропорционального входному напряжению инвертора 3. При этом прекращается процесс уменьшения выходного напряжения Бь,ц задатчика .9 интенсивности и снимается блокировка с логического элемента И 12. Выходные им5 1552пульсы 11мультивибратора 13 проходят через логический элемент И 12 науправляющий вход прерывателя 8 тока,На интервалах времени, для которых5сигнал Бб .а выходе логическогоэлемента И 12 равен логической ,прерыватель 8 тока замкнут и черезтормозной резистор протекает ток,При этом энергия рекуперативного(генераторного) торможения асинхронного двигателя 4 рассеивается в виде тепла в тормозном резисторе.Последовательно сменяющие другдруга процессы включения и выключения (их частота и длительность определяются выходным сигналом мультивибратора 13) прерывателя 8 тока происходят до момента времени , когдавходное напряжение инвертора 3, умень- ошаясь по амплитуде, достигает значения, при котором пороговый элемент 10возвращается в исходное состояние,блокирует прохождение импульсов мультивибратора 13 на управляющий вход 25прерывателя 8 тока и разрешает даль -нейшее уменьшение выходного напряжения задатчика 9 интенсивности, Начинается процесс увеличения напряжения на выходе сглаживающего фильтра2, аналогичный описанному вьше процессу на интервале времени С-Скоторый продолжается до момента времени С очередного переключения порогового элемента 10,где ,Т -35 тут таад Предохранитель 6 предназначен для защиты тормозного резистора от перегрева в тех случаях, когда по какимлибо причинам среднее значение тока через него превышает допустимое значение 1 , например неправильно настроена скважность выходных импульТакие последовательно сменяющие друг друга процессы линейного уменьшения и стабилизации выходного напряжения задатчика 9 интенсивности, а также замыкания и размыкания прерывателя 8 тока тормозного резистора будут протекать в течение всего времени торможения двигателя 4, В ре зультате этого темп частотного тор можения будет автоматически поддерживаться на максимально допустимом для данного момента инерции двигателя уровне, при котором амплитуда перенапряжений на силовом входе инвертора не превьзнает допустимое значение, Чем меньше момент инерции двигателя и сопротивление тормозного резистора и чем больше допустимая амплитуда перенапряжений, тем ближе выбранный устройством темп торможения к предельно допустимому (обозначен штриховой линией на диаграмме для Пьых ) устанавливаемому при 322 6предварйтельной настройке задатчика9 интенсивности,Частота и длительность включенияпрерывателя тока тормозного резистора задаются выходным сигналом мультивибратора 13 с регулируемой длительностью выходных импульсов, Выбор частоты и длительности этих импульсов производится исходя из следующих соображений,Частота импульсов выбирается неменее, чем на порядок больше максимальной частоты выходного напряженияинвертора 3. При таком соотношениичастот отпадает необходимость в синхронизации работы мультивибратора 13и порогового элемента 1 О. Скважностьимпульсов выходного напряжения мультивибратора определяет среднее значение тока через тормозной резисторпри срабатывании порогового элемента,рассчитывается по формуле Р ср 1 тсрРт, 1 т.лдлительность и период импульсов выходного напряжения мультивибратора;мощность тормозного резистора и соответствующее ей среднее значение тока через него, рассчитанные исходя из средних потерь за время . цикла работы электропривода (разгон - установившийся режим - торможение);мощность тормозного резистора, требуемая при длительном протекании через него тока 1, , рассчитывается для наиболее напряженного теплового режима работы тормозного резистора, имеющего место при пробое силовых переключающих элементов регулятора напряжения (при этом входное напряжение инвертора и ток через тормознойрезистор максимальны).сов мультивибратора, короткое замыка-ние в силовой цепи переключателя тока тормозного резистора и др. При этом предохранитель сгорает и разрывает цепь прохождения тока через тор 5 мозной резистор. Информация о перегорании предохранителя может быть сформирована известными способами и чспользована для идентификации аварийной ситуации в электроприводе.Следует отметить, что предлагаемое устройство может быть использовано и в электроприводах, в которых регулятор напряжения отсутствует, а изменение выходного напряжения инвертора производится с помощью 0 ИИ при постоянной амплитуде напряжения на его входе. В этом случае первый вход порогового элемента отсоединяется от выхода задатчика интенсивности и на него подается опорное напряжение, которое задает допустимую амплитуду перенапряжений на силовом входе инвер тора в режиме частотного торможения асинхронного двигателя,Таким образом, устройство при простой реализации и высокой надежности функционирования обеспечивает получение предельно возможного быстродействия электропривода в режиме очастотного торможения при наложенных ограничениях на максимальное зна- З чение напряжения в силовой цепи электропривода,Формула,из об р ет енияУстройство для автоматического управления асинхронным двигателем в режиме частотного торможения, со-. держащее инвертор напряжения, силовой вход которого подключен через сглаживающий фильтр к регулятору напряжения, снабженный зажимами для подключения к асинхронному двигателю, тормозной резистор, подключенный через прерыватель тока параллельно конденсатору сглаживающего фильтра, задатчик интенсивности, выход которого подключен к управляющим входам инвертора и регулятора напряжения и к первому входу порогового элемента, второй вход которого соединен с выходом датчика напряжения на входе инвертора, выход соединен с управляющим входом задатчика интенсивности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения перегрева тормоз ного резистора при длительном превышении напряжением на силовом входе инвертора допустимого значения, введены мультивибратор с регулируемой длительностью выходного импульса, логический элемент И и предохранитель, причем предохранитель включен последовательно с тормозным резистором, первый вход логического элемента И соединен с выходом порогового элемента, второй вход - с выходом мультивибратора, а выход - с управляющим входом прерывателя тока.1552322 ид 8 ю ф едакт и ГКНТ СССР роиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Закаэ 338ВНИИПИ Госуда Составитель В,Тарасови ТехРеД Л,олийнык . КоРРектоР Т.Па 1 ий Тираж 450 Подписное венного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5