Асинхронный вентильный каскад

(я)5 Н 02 Р 7 П 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 0 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Липецкий политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРВ 936337, кл. Н 02 Р 7/62, 1982,Авторское свидетельство СССРЬЬ 531242, кл. Н 02 Р 7/78, 1976.Авторское свидетельство СССРМ 357657, кл. Н 02 Р 7/74, 1973,(54) АСИНХРОННЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ КАСКАД(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в злектроприводах общепромышленных механизмов. Целью изобретения является упрощение и повышение надежности путем ограничения тока и момента при набросах нагрузки. Сдйе этой целью в асинхронном вентильном каскаде инвертор 3 преобразователя частоты в цепи обмотки ротора асинхронного двигателя 1 выполнен на оптопарах 13-18, светодиоды которых образуют управляющие входы, подключенные к выходу системы управления, выполненной на диодах 23-25, обьединенных в три группы 19 - 21, Входы системы управления подключены к выводам вторичной обмотки 8 согласующего трансформатора 6, первичная обмотка 7 которого соединена в треугольник. Между выводами обмотки статора асинхронного двигателя 1 и выводами переменного тока инвертора 3 включены конденсаторы 9-11. В случае опрокидывания преобразователя частоты в инверторном режиме иэ сети потребляется ток, величина которого ограничивается реактивным сопротивлением конденсаторов 9-11. Кроме того, повышается коэффициент мощности, так как потребляемый ток носит емкостный характер, 3 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общеп ромышленныхмеханизмов.Цель изобретения - упрощение и повышение надежности путем ограничения токаи момента при набросе, нагрузки,На фиг.1 представлена электрическаясхема предложенного устройства; на фиг.2- экспериментальные механические характеристики (зависимостьотносительной частоты вращения от относительного моментаМ/Мн, на фиг,З - време, нные диаграммы работы системы управления преобразователем, причем на фиг,За представленывременные диаграммы потенциалов на выводах вторичной обмотки управляющеготрансформатора, где Од, Ов,Ос - потенциалы начал, Од, ОВ,Ос - потенциалы концоввторичной обмотки, на фиг.Зб - световыеимпульсы, поступаюшие на фототиристорыпреобразователя,Асинхронный вентильный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фазнымротором, преобразователь частоты, составленный из неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя 2 и трехфазногомостового инвертора 3, соединенных последовательно по цепи постоянного тока, в ко. торой включен резистор 4, и систему 5управления, выходы которой подключены куправляющим входам инвертора. Выводыпеременного тока неуправляемого выпря. мителя 2 соединены с выводами обмоткиротора асинхронного двигателя, Согласующий трансформатор 6 снабжен первичнойобмоткой 7, имеющей зажимы для подключения к выводам статорной обмотки асинхронного двигателя и к фазам А,В,С сети, ивторичной обмоткой 8,Электропривод снабжен конденсаторами 9-11, одними выводами соединенными свыводами обмотки статора, а другими - свыводами переменного инвертора 3 и резистора 12. Вентили катодной группы трехфазного моста выполнены нафототиристорах оптопар 13 - 15, анодныевыводы светодиодов которых соединены содним выводом резистора 12, а вентилианодной группы выполнены на фототиристорах оптопар 16 - 18, катодные выводысветодиодов которых подключены кдругомувыводу резистора 12, Катодн ые выводы светодиодов оптопар 13-15 и анодные выводысветодиодов оптопар 16-18 образуют управляющие входы инвертора 3,Система 5 управления составлена изтрех групп 19 - 21 диодов, В каждой группедиоды 22 и 23 соединены анодными выводами, а диоды 24 и 25 - катодными выводами.щий резистор 12 обеспечивает величину то 55 ка, и роте к а ю ще го ч е р ез с ветоди оды оптопар 5-10, равную току включения оптопары. Момент коммутации фототиристоров оптопар 13-18 зависит не только от момента1015202530 35 4045 50 В каждой группе первая пара диодов 22 и 23 включена встречно по отношению к диодам 24 и 25 второй группы, Объединенные выводы диодов 22, 23 и 24, 25 в каждой группеобразуют выход системы управления, а другие выводы упомянутых диодов - входы системы управления, подключенныевыводам вторичной обмотки 8 согласующего трансформатора 6 соответственно.Асинхронный вентильный каскад с экскаваторной характеристикой работает следующим образом,При подаче питания система 2 управления инвертором 3 начинает вырабатывать светоимпульсы, формируемые светодиодами оптопар 13-18 (фиг.36), причем ток через соответствующий светодиод оптопар18,16,17 пойдет только тогда, а следовательно, и управляющий импульс будет формироваться только тогда, когда к его аноду через один из двух диодов 24,25 группы 19 - 21будет приложен потенциал больший, чем к анодам других светодиодов, а ток через соответствующие светодиоды оптопар 13,14,15 пойдет тогда, когда к его катоду через соответствующие диоды 22,23 группы19 - 21 будет приложен потенциал меньший, чем к катодам других светодиодов (фиг.З). Поскольку первичная обмотка управляющего трансформатора включена в треугольник, а вторичная - в звезду, сдвиг фазы вторичного напряжения составляет 30 эл,град, поскольку к аноду каждого светодиода оптопар 18,17,16, управляющего фототиристором, подключенным к данной фазе, подключены катоды двух диодов 24 и 25, анод одного 25 из которых подключен к началу вторичной обмотки управляющего трансформатора данной фазы, анод другого 24 - к концу обмотки предыдущей фазы, а к катоду каждого светодиода оптопар 13 - 15, управляющего фототиристором, подключенным к данной фазе,подключены анодыдвух диодов 22 и 23, катод одного 22 изкоторых подключен к началу вторичной обмотки управляющего трансформатора данной фазы, катод другого 23 - к концу обмотки предыдущей фазы, то управляющие световые импульсы поступают на соответствующий фототиристор с опережающим углом относительно точекК,Е на сетевом напряжении, равным 120 эл, градфиг,Зв), причем ширина управляющего импульса равна 120 эл, град, Ограничиваю 16954845 10 20 25 30 35 40 45 50 подачи управляющего импульса на фототиристор, но и от возникновения условий переключения фототиристоров, которые (при неизменном напряжении сети) зависят от величины напряжения на входе инвертора 3, поскольку на фототиристоры инвертора 3 подаются световые импульсы с опережающими углами относительно точек К,Е на се-. тевом напряжении и поскольку инвертор 3 подключен к сети переменного тока через конденсаторы, то инвертор может работать в двух режимах; инверторном, при наличии положительного потенциала постоянного напряг ения в точке 26 и отрицательного - в точке 21, выпрямительном, если к точкам 26 15и 21 подключить резистор или приложить постоянное напряжение плюсом к точке 21 и минусом к точке 26, так как ток через конденсаторы зависит от скорости иэменения напряжения на его обкладках, которая в данном случае определяется частотой сети и не зависит от постоянной составляющей приложенного напряжения, которая определяется напряжением, приложенным к входу инвертора 3, то ток через конденсаторы, а следовательно, и через инвертор будет неизменным при различных значениях напряжений на его входе. При подаче напряжения сети на статор асинхронного двигателя 1 в его роторе наводится ЭДС, что приводит к появлению напряжения на выходе выпрямителя 2, причем положительный потенциал этого напряжения поступает в точку 26, а отрицательный - в точку 21, таким образом инвертор 3 работает в инверторном режиме, Асинхронный двигатель начинает вращаться, ЭДС в роторе падает, напряжение на выходе выпрямителя 2- и, следовательно, напряжение на входе инвертора 3 падает, однако ток через инвертор не меняется, в результате не меняется и ток ротора асинхронного электродвигателя, что обеспечивает постоянный момент на его валу. Посколькупри неизменном токе падение напряжения на резисторе 4 не меняется, а величина напряжения на выходе выпрямителя 2 по мере разгона уменьшается и становится недостаточной для обеспечения неизменного падения напряжения на резисторе 4 (при неизменном токе через него), то преобразователь 3 переходит в выпрямительный режим и начинает подпитывать цепь ротора, чем и обеспечивается неизменность тока ротора. При выходе двигателя на рабочий участок характеристики (отрезок К - Е на фиг,2) ток, поступающий на вход выпрямителя 2, не меняется, однако теперь часть этого тока ответвляется в цепь ротора, а часть протекает по открытым диодам анодной и катодной групп, стоящим в одноименных фазах, в результате происходит шунтирование роторной обмотки асинхронного электродвигателя 1 открытыми диодами выпрямителя 2, что обеспечивает работу электродвигателя на характеристике, близкой к естественной, Такой режим работы возникает тогда, когда в результате разгона ЭДС в роторе асинхронного двигателя становится недостаточной для производства коммутации диодов выпрямителя 2.Резистор 4 введен с целью исключения опрокидывания преобразователя, когда он работает в инверторном режиме.Подключение выхода преобразователя к сети переменного тока через конденсаторы повышает надежность устройства, так как в случае опрокидывания преобразователя при его работе в инверторном режиме иэ сети реременного тока потребляется ток, величина которого ограничена реактивным сопротивлением конденсаторов и который таким образом не превышает величины тока при нормальной работе инвертора. Использование конденсаторов также позволяет повысить коэффициент мощности, так как иэ сети потребляется емкостный ток. Выполнение систем управления инвертором на двенадцати диодах и одном ограничивающем резисторе упрощает систему управления инвертором.Формула изобретения Асинхронный вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, преобразователь частоты, составленный из соединенных последовательно по цепи постоянного тока неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя и трехфазного мостового инвертора, выводы переменного тока выпрямителя соединены с фазными выводами обмотки ротора указанного асинхронного даигателя, согласующий трансформатор. первичная обмотка которого снабжена зажимами для подключения к выводам статорной обмотки асинхронного двигателя и к сети, система управления, выходами подключенная к управляющим входам вентилей трехфазного мостового инвертора; о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности путем ограничения тока и момента при набросе нагрузки, введены конденсаторы, одни . выводы которых соединены с выводами статорной обмотки, и резистор, каждый вентиль плеч трехфазного мостового инвертора выполнен на фототиристоре оптопары, анодные выводы светодиодов катодной группы вентилей и катодные выводы светодиодов анод ной группы вентилей трехфазного мостового инвертора соединены с вывода 1695484ми резистора соответственно, а катодные выводы светодиодов анодной группы вентилей и катодные выводы светодиодов анодной группы вентилей образуют управляющие входы инвертора, выводы переменного тока которого подключены к другим выводам конденсаторов, система управления составлена из трех групп диодов, диоды в каждой группе попарно соединены первыми одноименными выводами, образующими выход системы управления, диоды одной пары включены встречно по отношению к диодам другой пары, другие б свободные выводы диодов образуют входысистемы управления, подключенные к выводам вторичной обмотки согласующего трансформатора, первичная обмотка которого соединена в треугольник.101695484 и иа и ив ид Соедактор Т, Лазоренко Тех Корректор М, Демч каэ 4172 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1011 ставитель А. Головченкоред М.Моргентал