Устройство для регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного электродвигателя

Союз Советскик Социалистическик Республик(22) Заявлено 130378 (21) 2588911/24-07С присоединением заявки Мо(51)М. Кл,з Н 02 Р 7/42 Государственный комитет СССР по делам изобретениИ и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля управления асинхронными двигателями общепромышленного применения.Известно устройство дискретногорегулирования частоты вращения двигателя путем деления частоты питанияв п раз 1) .Однако это устройство не обеспечивает плавности регулирования,10Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для регулирования частотывращения трехфазного асинхронногоэлектродвигателя, содержащее встречно параллельно включенные тиристоры вкаждой фазе, цепи управления которымисвязаны с выходами блока регулирования, и переключатель режимов работы,соединенный с блоком регулирования 21 .20Однако известное устройство не позволяет осуществить плавное регулирование скорости двигателя и имеет небольшой диапазон регулирования.Цель изобретения - расширение диапазона и плавности регулировання частоты вращения при одновременном снижении потерь скольжеиия,Указанная цель достигается тем,что блок регулирования содержит вход ной инвертор, элемент регулируемойвыдержки времени, два формирователяимпульсов заданной длительности, согласущий инвертор, два трехфазных ждущих мультивибратора,четыре ограничителя импульсов, мультивибратор повышенной частоты, двадцать логическихэлементов И, двенадцать усилителеймощности, развязывающие устройства идва инвертора задающей частоты, причем входной инвертор входом соединенс одной из фаз питающей сети, а,выходом - через элемент регулируемой,выдержки времени с последовательно соединенными двумя формирователями импуль-сов заданной длительности, выход последних соединен непосредственно совходом первого трехфазного ждущегомультивибратора и через согласующийинвертор - со входом второго трехфазного ждущего мультивибратора, первыедва выхода первого ждущего мультивибратора подключены через ограничителиимпульсов соответственно к 1-4 и 5-8элементом И, а третий выход - к 9 и 10элементам И, первые два выхода второго ждущего мультивибратора через ограничители импульсов подключены соответственно к 11-14 и 15-18 элементам.И, а третий выход второго ждущегоСогласно Функционированию блока регулирования получение пониженной Фиксированной частоты (фиг. 3) заключается в том, что с помоцью тиристоров 1-12, переключаемых по заданной программе, на обмотках статора асинхронного трехфазного электродвигателя появляются выпрямленные импульсы с частотой, меньшей частоты питающей сети, при этом полярность импульсов непрерывно меняется,бО мультивибратора - 19 и 20 элементам И, выход переключателя режима "Вперед" соединен с 1,2,6,7,11,12,16,17, а выход переключателя режима "Назад" соединен с 3,4,5,8,13,14,18 элементами И, выход первого инвертора задающей частоты соединен со входом второго инвер 5 тора задающей частоты и с 1,3,7,8,9, 11,13,17,18,19 элементами И, а выход второго инвертора задающей частоты с 2,4,5,6,10,12,14,15,16,20 элементами И, мультивибратор повышенной частоты соединен со всеми двадцатью элементами И, выходы 1,2,5 и 3,4,6 элементов И совместно, а выходы 7,8,9,10 элементов И порознь соответственно подключены по входам первых шести уси лителей мощности, выходы 11,12,15 и 13,14,16 совместно,а выходы 17,18,19 20 порознь соответственно подсоединены к оставшимся шести усилителям мощности, выходы усилителей мощности щ являются выходами блока регулирования.На Фиг. 1 приведена силовая схема устройства, на фиг, 2 - блок регулирования, на фиг. 3 и 4 - диаграммы, иллюстрирующие работу устройства,Устройство содержит в каждой фазе сети питания двигателя тиристоры 1-12. Блок регулирования состоит из входного инвертора 13, соединенного .последовательна включенными элементом 14 регулируемой выдержки времени, формирователями 15 и 16 импульсов заданной длительности, Выход последних соединен входом первого трехфазного ждущего мультивибратора и через согласую-З 5 щий инвертор 17 со входом второго, каждый из которых состоит соответственно из трех Формирователей 18, 19, 20 и 21, 22, 23 импульсов. Первый и второй выходы первого и второго трех фазного мультивибраторов соединены соответственно с ограничителями 24, 25 и 26, 27 импульсов. Переключатели режимов работы "Вперед" 28, "Назад" 29, инверторы 30 и 31 задающей частоты мультивибратор 32 повышенной частоты соединены с входами логических элементов И 33-52, к которым одновременно подключены выходы ограничителей 24-27 импульсов. Выходы элементов 33-52 соединены усилители50 53-64 мощности, которые и являются выходными элементами блока регулирования. Плавное регулирование частоты вращения на данной фиксированной частоте обеспечивается плавным изменением действующего значения напряжения за счет изменения угла а(, зажигания тиристоров на номинальной частоте сети,Устройство работает следующим образом.На вход инвертора 13 подается синхронизирующее напряжение одной из фаз питающей сети (фиг, 4,а), С выхода этого инвертора прямоугольныи импульс (фиг. 4,б) подается на вход элемента 14 выдержки времени. На другие входы элемента 14 подается задающее напряжение О, напряжение обратной связи 0 0 и напряжение коррекции Ок. На выходе элемента 14 выдержки времени передний фронт импульса сдвигается относительно входного импульса на регулируемый угол о(, = 0-180 О частоты питающей сети. С выхода элемента 14 импульс (фиг. 4,в) подается на формирователь 15 импульсов, который формирует импульс, длительность которого равна 0 = Я (2 п) 4 ц/6 (фиг, 4,г) . Этот импульс подается на вход формирователя 16. Формирователь 16 импульсов формирует импульс, длительность которого равна половине периода заданной фиксированной частоты, что соответствует значению 11 П (фиг, 4,д). С выхода Формирователя 16 импульсы подаются на два ждущих трехфазных мультивибратора, состоящих из формирователей 18-20 и 21-23 импульсов. При этом на второй ждущий трехфазный мультивибратор импульсы подаются через инвертор 17.Формирователи 18-23 формируют импульсы, длительность которых составляет 1/3 периода фиксированной частоты, что соответствует значению с 6 = - 2 К 11/3 (фиг. 4,е,ж,з, и,к,л), На выходах каждого трехфазного ждущего мультивибратора импульсы сдвинуты друг относительно друга на угол Ф - 2 к 11/3, а на одноименных выходах обоих ждущих трехфазных мультивибраторов - на половину периода, т.е. на угол 1 О.С выходов формирователей 18, 19, 21 и 22 импульсов , импульсы подаются на ограничители 24-27 импульсов по длительности, а с них импульсы (фиг. 4,м,н,о,п) подаются на один из входов элементов И (33-40 и 43-50).На элементы И (41, 42, 51 и 52) импульсы (Фиг. 4,з,л) подаются непосредственно с формирователей, 20 и 23, так как длительность этих импульсов остается постоянной для всех фиксированных частот и выбирается исходя из условия надежного открывания тиристоров при различных режимах нагрузки электродвигателя. На другие входы всех элементов И подаются импульсы с переключателей режимов работы электродвигателя с выходов элементов 28 и 29 выдержки времени, с выхода высокочас788327 50 Формула изобретения 55 60 тотного мультивибратора 32, а такжес выходов инверторов 30 и 31, в зависимости от того, на какой фиксированной частоте работает устройство.С выходов элементов И импульсы(фиг. 4,р,с,т,у,ф,х) подаются на усилители 53-64 мощности и через импульсные трансформаторы на управляющиеэлектроды тиристоров 1-12. При включении тиристоров 3,4,5,6,7,8 двигатель работает на номинальной частотесети и вращается в одну сторону, привключении тиристоров 1,2,5,6,9,10двигатель также работает на номинальной частоте сети и вращается в другуюсторону, при включении тиристоров1,2,3,4,11,12 двигатель работает напониженных частотах, кратных величине1/л (где л=3,6,9,12 и т.д.), и вращается как в одну, так и в другую стороны по командам "Пуск" или "Реверс".Таким образом, устройство фазовогорегулирования обеспечивает дискретноепереключение частоты напряжения наобмотках статора асинхронного электродвигателя, плавное изменение частоты вращения асинхронного электродвигателя на каждом дискретном (фиксированном) поддиапазоне, реверс двигателя на любой частоте вращения асинхронного электродвигателя. Регулированиечастоты вращения асинхронного электродвигателя осуществляется изМенениемвыдержки нремени элемента 14, у которого во времязаданной цепи изМеняется величина напряжения на конденсаторе, которое определяется величинойзадающего напряжения, напряжения обратной связи (от тахогенератора) икорректирующего напряжения,Реверс осуществляется подачей команд на элементы 28 и 29 выдержкивремени, Переключение с номинальной.частоты сети на пониженные фиксированные частоты осуществляется подачейкоманды на вход инвертора 30.Предлагаемое устройство обеспечивает положительный эффект, заключающийся в том, что при увеличении диапазона регулирования частоты вращенияасинхронного электродвигателя значительно снижаются потери в роторе (посравнению с фазовым регулированием),а это приводит к повышению КПД двигателя и снижению его габаритной мощности. Устройство для регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее встречно-параллельно включенные тиристоры в каждой фазе, цепи управления которыми связаны с выходами блока регулирования, и переключатель режимов работы, соединенный с блоком регулирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения диапазона иплавности регулирования частоты вращения при одновременном снижении потерь скольжения, блок регулированиясодержит входной иннертор, элемент регулируемой выдержки времени, дна формирователя импульсов заданной длительности, согласующий иннертор, два трехфазных ждущих мультинибратора, четыреограничителя импульсов, мультивибратор поаышенной частоты, двадцать логи-ческих элементов И, двенадцать усилителей мощности," развязывающие устройства и дна иннертора задающей частоты, 15 причем входной иннертор входом соедйнен с одной из фаз питающей сети, авыходом - через элемент регулируемойвыдержки времени с последовательно сое.диненными двумя формиронателями импульсов заданной длительности, выходпоследних соединен непосредстненносо нходом первого трехфазного ждущегомультивибратора и через согласующийинвертор в ,со входом второго трехфазного ждущего мультивибратора, первыедва выхода первого ждущего мультинибратора подключены через ограничителиимпульсов соответственно к 1-4 и 5-8элементам И, а третий выход - к 9 и 10элементам И, первые два выхода второ го ждущего мультивибратора через ог"раничители импульсов подключены соответственно к 11-14 и 15-18 элементам И,а третий выход второго ждущего мультивибратора - 19 и 20 элементам И,. вы ход переключателя режима "вперед" соединен с 1,2,6,7,11,12,16,17, а выходпереключателя режима "Назад" соединенс 3,4,5,8,13,14,18 элементами И, выход первого инвертора задающей частотысоединен со входом второго инверторазадающей частоты и с. 13,7,8,9,11,13,17,18,19 элементами И, а выход вто"рого иннертора задающей частоты с2,4,5,6,10,12,14,15,16,20 элементами И, мультинибратор повышенной частоты соединен со всеми двенадцатьюэлементами И, выход 1,2,5 и 3,4,6элементов И совместно, а выходы 7,8,9, 10 элементов И порознь соответственно подключены ко входам первых шести усилителей мощности, выходы 11,12,15 и 13,14,16 совместно, а выходы17,18,19,20 порознь соответственноподсоединены к оставшимся шести усилителям мощности, выходы усилителей мощности являются выходами блока регулирования,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии Р 28616,кл. 55 С 22, 1969. 2. Патент США Р 3866097,кл. 318-212, 1973,