Устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем

СОЮЗ. СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК всю н 0 8 ЕТЕНЯ Т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗО Н АВТОРСНОВВУ СВИДЕТЕЛЬ(72) Г.А. Крикунчик, Л.Д. Дьякови В.И. Радин71) Московский ордена Ленина,ордена Октябрьской Революции и орде-.на Трудового Красного, Знамени электромеханический завод им. ВладимираИльича(5 621.)1).3.077(088.8)56) .1, Авторское свидетельство СССР.М 788)28., кл. Н 02 Р,7/58, 1978.2. Фираго Б.И. и др. Тиристорные циклоконверторы. Минск, 197),с. 173-179,187-191.54) 157 УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯОДНОфАЗННМ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ с рабочей и пусковой обмотками, содержащее один коммутатор,выполненйый на коммутацибнных элементах по однофазной мостовой схеме,одйа диагональ которой подключенак источнику переменного тока, а. другая диагональ подключена к рабочейобмотке статора электродвигателя,синхронизатор, вход которого подключен к источнику переменного тока, а выход соединен со счетнымвходом счетчика импульсов и с однимвходом первого элемента И-НЕ, дру-.гой вход которого соединен с:одними объединенными )К -входами3-триггера и связан с одним выво.дом источника питания через резис-.тор, а с другим выводом источникапитаниячерез замыкающий контактпервой кнопки управления, выходпервого элемента И-НЕ соединен сосчетным входом Эк-триггера, выходыкоторого соединены с одними входамисоответствующих двух элементов И,: входы которых объединены и подключены к выходу счетчика импульсов, а ихвыходы соединены с соответствующимивходами Й 5-триггера, инверсный выход которого соединен с одним входом второго элемента И-НЕ, соединен,ного другим входом с одним выводом источника. питания через резистор . и с другим выводом источника питания .через замыкающий контакт второй кнопки управления, выход .второго элемента И-НЕ соединен со счетным входом Т-триггера и.с.одним входом . третьего элемента И-НЕ, другой вход которого через первый инвертор сое- динен с разрешающим входом счетчика импульсов, выход третьего элемента И-НЕ через второй инвертор соединенс другими объединеннымИ входами. двух элементов И, четвЕртый элемент И-НЕ, выход. которого соединей с разрешающим входом счетчика импуль-. С сов, .один вход четвертого элемента И-НЕ соединен с выходом счетчикаЯ . , циклов, а другой вход соединен с ф . входом .третьего инвертора и через резистор с одним выводом источника питания и через замыкающий .контакт третьей кнопки управления с другим выводом источника питания,: выход третьего инверз)эра соединен с разрешающим входомсчетчика.циклов, вход которого соединен с прямым выходом . Й 5-триггерадругой коммутатор) о т л и.ч а ю щ"е е с я тем,чтб, с целью уменьшения массо-габаритных показателей и повышения надежности, в него введены четвертый и йятый инверторы, пятый и шестой элементы И-НЕ и одновибратор, а другой коммутатор выполнен на одном коммутационном элементе, вход одновибратора соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, а выход соединен.с управляющим входом другого крммутатора, подключенного к источникупеременного тока через пусковуюобмотку однофазного электродвигате1023612 10 ля, и через четвертый инвертор соединен с другими объединенными ЗК-входами ЭК -триггера, й и 5 входы которого соединены с выходами пятого и шестого элементов И-НЕ соответственно, одни входы которых соединены с соответствующими выходами Т-триггера, а другие входы объе- динены и соединены через пятый инвертор с выходом второго элемента И-НЬ. 2источника питания через резистори с другим выводом источника питаниячерез замыкающий контакт второй кнопки управления, выход второго .элемен,та и-НЕ соединен со счетным входомТ-триггера и с одним вхОдом третьегоэлемента И-НЕ, другой вход которого через первый инвертор соединен с разрешающим входом счетчика.импульсОв, выход третьего элемента И-НЕчерез второй инвертор соединен сдругими объединенными входами двух элементов Ичетвертый элемент И-НЕ,выход которого соединен с"разрешаю-.щим входом счетчика импульсов, один вход четвертого элемента И-НЕ соединен с выходом счетчика циклов,а другой вход соединен с входомтретьего иниертора и через резисторс одним выводом источника питания и.через замыкающий контакт третьей кнонки управления с другим выводомисточника питания, выход третьегоинвертора соединен с разрешающимвходом счетчика циклов, вход которого. соединен с прямым выходом КЬ"триггера, другой коммутатор в цепи пусковой обмотки, связанный с выходами элементов и и выполненный по мостовой схеме 2 ,Недостатком этого устройства являются большие-массо-габаритные показатели из-за того, что коммутатор в цепи пусковой обмотки статора так же, как и в цепи .рабочей обмотки, выйолнен по мостовой схеме и поэтому содержит четыре коммутационных элемента. Увеличенноеколичество коммутационных элементовснижает Надежность работы устройства. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов устройства и повышеиие надежности его работы.Это цель достигается тем, что в устройство дпя управления однофазным.асинхронным электродвигателем введены четвертый и пятый инверторы, пятый и шестой элементы И-НЕ и одно- вибратор, вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, . а выход соединен с управляющим входом. другого коммутатора, выполненного на одном коммутационном элементе иподключенного к источни1023612 ку переменного тока через пусковуюобмотку статора однофаэного электродвигателя, и через четвертый) .и 5 входы которого соединены с.выходами пятого и шестого элементовИ-НЕ соответственно, одни входыкоторых .соединены с соответствующими выходами Т-.триггера, а другиевходы объедийены и соединены черезпятый инвертор с.выходом второгоэлемента И-НЕ,На фиг. 1 йокаэана блок-схемаустройства на фиг, 2 - диаграммы. напряжений на. элементах устройства.Устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем содержит синхронизатор 1, входкоторого подключен к источнику пе-ременного тока, а выход соединейсо счетным входом счетчика 2 импульсов, дешифраторы 3 и 4,:входы которых соединены с выходом счетчика 2импульсов, счетчик .5 циклов,-три. гер 6, одновибратор 7, ЭК -триггер 8,Яъ-триггер 9, входы которого соединены с выходами дешифраторов 3 и 4,:а прямой выход соединен с входомсчетчика 5 циклов, элементы И 10 и11, одни входы которых соединеныс выходами зк -триггера 8, элементИ-ЯЕ 12, один вход которого соединен с выходом счетчика 5 цйклов,элемент И-НЕ 13, один вход которогосоединен с выходом синхронизатора1, а.другой вход - с одними объеди.ненными ЗК-входами ЭК.-триггер 8и с однйм выводом источникапитаниячерез резистор и с другим выводомисточника питания через замыкающий:контакт. первой кнопки, элементИ-НЕ 14, выход которого соединенс входом одновибратора 7, элементИ-НЕ 15, один вход которого соединен с инверсным выходомМ .-триггера 9, другой вход через резистор -.с одним: выводом источника питанияи через. замыкающий контакт второйкнижки управления с другим выводом.источника питания,-.а его выход сое-.динен со счетным входом Т -триггера 6, выходй которого соединены содними входами соответствующих элементов И-НЕ 16 и 17, инвертор 18,вход которого соединен с выходомодновибратора 7, а выход соединен .с другими объединенными ЭК -входами , Зс -триггера 8, иннертор 19,вход которого соединен с другимвходом элемента И-НЕ 12 через резистор с одним выводом источника питания.и через размыкающий контакттретьей кнопки управления с другимвыводом. источника питания, инвертор 20, вход которого соединен свыходом элемента И-НЕ 12, а выход - .с одним входом элемента Й-НЕ 14,выход которого через инвертор 21соединен с другими объединеннымивходами элементов:И 10 и 11, другойвход элемента И-НЕ 14 соединен с выходом элемента И-НЕ 15 и через кивер"тор 22 с объединенными другими входами элементов И-НЕ 16 и 17, подклю"чейных выходами к входам а иК-триггера 8 соответственно, счетный вход которого соединен с выхо 10 дом элемента И-НЕ 13, разрешающийвход счетчика импульсов соединен свыходом инвертора 19, выходы элементов и 10 и 11 соединены с управляющими входами соответствующих ком 15 мутационных элементов, составляющихкоммутатор 23, выполненный по мостовой схеме, одна диагональ которойподключена к источнику переменноготока, а другая - к рабочей обмотке24 статора электродвигателя, пуско"вая обмотка 25 которого через ком. мутатор 26 подключена к источникупеременного тока, причем управляю"г- щий вход. коммутатора 26 соединен свыходом одновибратора 7.На фиг. 2 показаны диаграмма 27напряжения источника. переменноготока, диаграмма 28 напряжения навыходе синхронизатора 1, диаграмма29 напряжения на выходе й 5-триггера 9, диаграмма 30 напряжения на выходе элемента И-НЕ 17, диаграмма 31напряжения на выходе одновибратара7, диаграмма 32 напряжения на выходеинвертора 18, диаграммы 33 и 34.35 .напряжений на выходах элементов И.10 и 11 соответственно, диаграммы35 и 36 напряжений на пусковой обмот: ке 25 и рабочей обмотке 24 соответственно,. 46 Устройство работает следующимобразом.Выключенное состояние устройстваобеспечивается замкнутым состояниеМтретьей кнопки управлениясигналлогического нуля на одном из входов .элемента И-. НЕ 12 и на входе ииверто-ра 19, а на их вйходах -,уровень ло"гической единицы, - которым запрещается работа счетчика 2 импульсови устанавливается в нулевое состояние счетчик 5 циклов. На,.выходесчетчика 5 циклов в .этом состоянииимеется сигнал логической единицы,. который изменяется на состояние логического нуля при .достижении счетчиком циклов заранее установленногосчета.. Включение устройства в работуосуществляется размыканием кнопкиуправления. При этом на выходах1023612 кратной частоте питающей сети(,диаграмма 28). Затем происходитсчет импульсов с периодом 1,28 с,Эти импульсы поступают с выхода счетчика 2 импульсов на дешифратор 3первого счета и на дешиФратор 4(и "К) 5счета.Таким образом, по спаду первогоимпульса с периодом 1,28 с на выходедешифратора 3 образуется спад,.соответствующий уровню логического 10нуля, который держится до окончания.второго импульса с периодом 1,28 с.Логическим нулем на выходе дешифратора 3 переключается К 3-триггер 9,и на его выходе появляется сигналлогического нуля (диаграмма 29),который, проходя через логическиеэлементы И-НЕ 14 и 15, запускаетодновибратор 7 и через инвертор 21поступает на объединенные входи логи.ческих элементов И 10 и 11. На выходе элемента И 10 появляется сигнал(диаграмма 33), поступающий на управляющий вход коммутатора 23, Комму. тационные элементы (.симисторы) в одной диагонали моста находятся в проводящем состоянии и подключают рабочую обмотку 24 статора к источникупеременного тока (диаграмма 36) .. Одновременно с одновибратора 7 поступает. сигнал на управляющий входкоммутатора 26 (симистора), и пусковая обмотка 25 подключается к ис.точнику переменного тока (диаграмма 35) на время, заданное одновибратором. По истечении этого времени 35пусковая обмотка 25 отключается,и электродвигатель продолжает вращаться за счет электромагнитногоноля, создаваемого рабочей обмоткой 24. При поступлении И - К -го 4 римпульса на вход дешифратора 4на его выходе появляется импульслогического нуля, которым Й 5-триггер 9 переключается в первоначальное состояние, а счетчик 5 циклов 45переводится в состояние единицы.Сигнал логической единицы с выходаЙ 5 "триггера 9 инвертируется элемен,том И-НЕ 15 и через элемент И-НЕ 14и инвертор 21 поступает на входэлемента И 10, отключается коммутатор 23, электродвигатель останавливается, наступает пауза. Далее. по спаду импульса на выходе.элемен.та И-НЕ 15 переключается в противоположное состояние Т -триггер 6, 55т.е. на инверсном выходе этого триггера .появляется сигнал логической.единицы, который поступает на одиниз входов элемента И-НЕ 17, на другойвход которого во время паузы посту.пает с выхода элемента И-НЕ 15через.инвертор 22;также сигнал логичесхой единицы. Следовательно, на выходе элемента И-НЕ 17 во время паузыимеется сигнал логического нуля,который поступает на 6 -вход 7 К-триггера 8, 7 К-триггер 8 изменяет свое состояние на противоположное. Теперь на пряМом( выходе ЗК -триггера 8, имеется уровень логической единицы, а на инверсном - уровень логического нуля, Пауза длится в течение К тактовых счетов. После достижения десятого тактового счета на выходе дешифратора 3 первого счета снова появляется уровень логического нуля. Этим сигналом переключается 5 -триггер 9, на выходе элемента И-НЕ 14 появляется уровень логической единицы, этот сигнал запускает одно- вибратор 21. Сигналом с одновибратора 7 (диаграмма 31) на определенное время включается коммутатор 26, который подключает .пусковую обмотку 25 к источнику переменного тока. .Одновременно сигнал логической единицы с выхода инвертора 21 поступает на входы элементов И 10 и 11, а так как только сигнал с прямого выхода ЭК -триггера 8 имеет уровень логической единицы, то на выходе элемента И 11 появляется сигнал логической единицы ( диаграмма 34), которым включается в работу коммутатор 23 и подключается рабочая обмотка 24 к источнику переменного тока. Причем полярность подключения рабочей обмотки относительно пусковой изменяется на противоположную ио сравнению с предыдущим циклом. Вследствие этого направление вращения электродвигателя изменяется на противоположное. После обработки одновибратором 7 заданного времени запуска пусковая обмотка 25 отключается. При достижении шестнадцатого счета на выходе дешифратора 4 (и - К) счета появляется сигнал логического нуля и ф-триггер 9 перебрасывается в первоначальное состояние. Счетчик 5 циклов переводится в состояние 2 ". Сигнал логической единицы с выхода К 5 -триггера 9 инвертируется элеменИ-НЕ 15 и через элемент И-НЕ 14 и инвертор 21 поступает на вход элемента И 11, отключается рабочая обмотка 24, и электродвигатель останавливается.При замыкании второй кнопки управления на.одни из входов элемента И-НЕ 15 подается сигнал логического нуля, а на его выходе появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход инвертора 22 и на один иэ Входов элемента И-НЕ 14, йа другом входе которого имеется сигнал логической единицы. Следовательно, на выходах элемента И-НЕ 14 и инвертора 22 сигнал логического нуля независимо от состояния К 5 -триггера 9, а на выходах элементов И-НЕ 16 и 17 - сигналы логической, единицы, которые постоянно на1023612 ходятся на Й 5-входах ЭК -триггера 8, и его состояние остаетсянеизменным, По сигналу логического нуля с выхода элемента И-НЕ 14 .запускается одновибратор 7, сигналыс которого на время запуска включают 5коьиутатор 26. Кроме того, сигнал логического нуля поступает на входинвертора 21, на выходе которого появляется сигнал логической:единицы. Этот. сигнал поступает на второй .10вход элемента И.10, .а поэтому включается коммутатор 23 и, соответственно., рабочая обмотка 24 статора электродвигателя.Переключение полярности .рабочей 15обмотки 24 относительно пусковойобмотки 25 в этом случае не проис- .ходит, и электродвигатель вращается беэ паузы и реверсирования.Работа электродвигателя может ;производиться с реверсом й на скорос-ти в два раза меньшей номинальной.При разомкнутом состоянии первойкнопки управления:.сигналлогическойединицы образованный подключением кисточнику питания через резистор, :поступает на,один из входоВ элемен-.та и-не 13 и на объединенные .эк -вхо.- ды ЭК-триггера 8, В этом случаесигнал от синхронизатора 1 поступает на счетный вход К -триггера 8,и снимается запрет иа работу ЭК-триггера 8 по.счетному входу, так как:сигнал. логического. нуля.:на , к -входах. заменяется на сигнал логической единицы. По сигналу с дешиФратора 3 35 перебрасывается Щ-.триггер 9. Запускается однавибратор 7, включает.- ся коммутатор 26 и, соответственно,. . пусковая обмотка 25 электродвигателя Сигнал также поступает на объе О диневные ЭК-входй К -триггера 8.При этом уровень логйческого нуля вводится на. изменение .состоянияЖ -триггера 8 по сигналу, поступаю.- .щемуна счетный вход этого триггерана,время, заданное одновибратором 7.Ракии образом, во время запуска ра 8бочая обмотка 24 питается напряжением с частотой источника перемен-. ного тока. После окончания.запуска иа входе одновибратора 7 появляется. сигнал логического нуля и снимаются управляющие с входа коммутатора 26. Одновременно на .выходе инвертора 18., появляется сигнал логической единицы, чем снимается запрет на переключение ЭК-триггера 8 по счетному входу, и ЭК -триггер 8 начинает переключаться с частотой в два разаменьше частоты источника переменного тока, и с такой же частотой переключаются коммутационные элементы коммутатора 23, Так как в момент запуска на инверсном выходе3 к -триггера 8 имеется сигнал. логической единицы,то на выходе элемен-.та И 10 - также сигнал, логической,единицы, Коммутационные элементы водной диагонали мостовой схемы коммутатора .23 включены. После,переключения элемента И-НЕ 13 на выходеэлемента И 10 появляется. импульс,соответствующий уровню логическогонуля, .а на выходе элемента И 11импульс, соответствующий.уровню логической единицы. Коммутационные элементы включаются в другой диагонали. мостовой схемы коммутатора 23, .Такое переключение коммутационных элементов обеспечиваетна рабочей об- . мотке 24.нанряжение с частотой в двараза меньше частоты источника питания (диаграмма 36), что приводитк уменьшению в два раза частоты вращения электродвигателя. Таким образом, предложенное уст-. ройство обеспечивает режим пуска, реверса и регулирование скорости электродвигателя в соответствии с заданным циклом работы при уменьшенном количестве коммутационных элементов в цепи обмоткистатора, чем достйгается уменьшение массо габаритных показателей электропривода и повыШается надежность его работы.1023612 Техред И. Костик Билак орректор еселовск дписноССРу де 4 иал ПЙП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Л. В Заказ 4236/48 ВНИИПИ Г,ос