Устройство для управления асинхронным двухфазным двигателем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 9) БО и) д Н 02 Р 36 ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рным ключом., отличающееся тем,момента включенияключа выполнен втов И-НЕ,элемента Е лно-транзисто оиство по п определения ацзисторного ицвертирую емента И иения 2. Устр цто блок диодцо-тр виде двух одного эл щих элемен выходного ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР(71) Ленинградский орлеца Трулового Красного Знамени ицститут точной механики и оптики(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВУХФАЗ-НЪМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее диодцотранзисторный ключ переменного тока и схему управления, составленную из последова. тельно соединенных блока пилообразных напряжений, блока сравнения и блока гальванической развязки и усиления сигналов управления, отличающееся тем, что, с целью улучшения его массогабаритных показате-лей и расширения функциональных возможностей. путем обеспечения реверса асинхронного двухфазного двигателя, диодцо- . транзисторный ключ соединен параллельно с одной из фазных обмоток статора двигателя, в схему управления введены индикатор полярности входного сигнала, блок абсолютного значения входного сигнала и блок определения момента включения диоднотранзисторного ключа, а блок сравнения составлен из двух идентичных компараторов, первые входы которых образуют первый и второй входы блока сравнения, другие входы компараторов объединены и образуют третий вход блока сравнения, а выходы компараторов образуют два выхода блока сравнения, генератор пилообразного напряжения с двумя выхолами, подключенными к первому и второму входам блока сравнения, входы индикатора полярности входного сигнала и блока абсолютного значения входного сигнала подключець к датчику входного сигнала, а их выходы соединены соответственно с первым входом блока определения момента включения диодцо-транзисторного ключа и с третьим вхолом блока сравнения, два выхода которого соединены с вторым и третьим входами блока опрелеления момента включения диодно-транзисторного ключа, выход блока определения момента включения диодно-транзисторного ключа соединен с входом блока гальванической развязки и усиления сигналов управИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом лва входа первого ицвертирующего элемента И-НЕ и первый вход элемента И соединены и образуют первый вход блока определения момента включения диодно-трацзисторного ключа, второй и третий входы которого образованы соответственно вторым входом элемента И и первым входом второго ицвсртирующего элемента И-НЕ, второй вход .которого соединен с выходом первого ицвертирующего элемента И-НЕ, выходы элемента И и второго ицвертирующего элемента И-НЕ соединены с двумя входами выходного элемента ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ.1166256 зом,1Изобретение относится к электротехни.ке и может быть использовано в электромашинных системах автоматики.Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и расширение функциональных возможностей путем обеспече.нип реверса двигателя,На фиг. 1 и 2 представлена электрическая схема устройства управления асинхронным двухфазным двигателем; на фиг. 3таблица с алгоритмом переключения диодно-транзисторного ключа при прямом (верхние обозначения включенного В или запер.того Э состояний транзисторов) и обратном (нижние обозначения) вращении ротора асинхронного двигателя; ца фиг. 4 -временные диаграммы, поясняющие работуустройства,Устройство для управления асинхронным двухфазным двигателем содержит блок1 пилообразных цапряжепий, синхронизированных с частотой напряжения питания,блок 2 абсолютного значения входного сигнала и индикатор 3 полярности входногосигнала, которые входами подключены кдатчику входного сигнала, блок 4 сравнения, соединенный первым и вторым входами.с выходами блока пилообразных напряжений, а третий вход соединен с выходомблока 2 абсолютного. значения входного сигнала. Два выхода блока сравнения соединены со вторым и третьим входами блока 5 определения момента включения диодно-транзисторного ключа, первый вход которого соединен с выходом индикатора 3 полярностивходного сигнала, а выход подключен к входу блока 6 гальванической развязки и усиления сигналов управления диодно-транзисторным ключом 7, которыйподключен парал.лельно обмотке 8 двухфазного электродвигателя 9, имеющего вторую обмотку.0.Блок определения момента включениядиодно-транзисторного ключа содержит дваинвертируюших элемента И-НЕ 11 и 12,один элемент И 13 и выходной элемент ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ 14; прн этом двавхода первого инвертирующего элементаИ-НЕ и первый вход элемента И 13 соединены между собой, образуя первый входблока определения момента включения диодно-транзисторного ключа, второй и третин входы которого являются соответственно вторым входом элемента И 13 и первымвходом второго инвертируюшего элементаИ-НЕ, второй вход которого соединен свыходом первого инвертируюшего элементаИ-Е 11, выходы элемента И 13 и второгоинвертирующего элемента И.-НЕ 12 соединены с двумя входами выходного элементаИСКЛОЧАОШИЕ ИЛИ 14.Блок 4 сравнения состоит из двух илентичных компараторов 15 и 16, два входакоторых объединены и образуют вхол блокасравнения, а оставшиеся свободные входы подключены к двум выходам генератора 1пилообразных напряжений.Устройство работает следуюшим обра 5При отсутствии входного сигнала (1.вы==0) на выходе индикатора 3 полярности формируется сигнал логического нуля, нуле вой сигнал присутствует и на выходе блока 2 абсолютного значения входного сигнала.10В результате на выходе блока 4 сравнения получают два напряжения со скважцостью, равной единице. Эти два напряжения и сигнал логичЕского нуля поступают на входы блока 5 определения момента включения диодно-транзисторного ключа, на выходе которого формируется сигнал 0 Последний после прохождения оптроццойпары блока 6 инвертируется и отпирает транзистор усиления сигналов. В результате ца диодно-транзисторный ключ 7 подается отрицательное 20 (запцраюшее) напряжение смещения. Ключ7 заперт и статорные обмотки 8 и 10 двигателя 9 включены последовательно с источником переменного напряжения 1.)п. Посколь.ку напряжения (токи) статорных обмоток совпадают по фазе, то в двигателе при нулевом входном сигнале возникает пульсирующее магнитное поле, обеспечивающееэффективное динамическое торможение ротора.При наличии входного сигнала положительной полярности .1 в)0) на выходе бло.ка 3 индикации полярности входного сигнала формируется сигнал 1, а на выходе блока 4 сравнения формируются два прямоугольных напряжения 1. и 11, (фиг, 4), смешенных по фазе в соответствии с опоррными напряжениями 31 и 1.1 и имеющих одинаковую скважцость, определяемую уровнем входного сигнала 1.)ах. В интервале ОМ (с(фцг. 4) на первый и третийвходы блока 5 поступают сигналы 1.1 З и 1.14, равные 1, а на второй вход - сигнал 1., 40 равный 0. В результате работы блока 5на его выходе присутствует сигнал 1, который после прохождения бЛока 6 включает диодно-транзисторный ключ 7. В рассматриваемом интервале времени (041 ю,) статорная обмотка 8 замкнута накоротко, а к обмотке 10 прикладывается напряжение питания (фиг. 4). В интервале времени к,Мадна все три входа блока поступают сигналы 1, образуя на его выходе сигнал,равный 0. Прн этом ключ 7 заперт, а к 50 последовательно включенным обмоткам 8и 10 прикладывается напряжение питания Ул. В интервале времени мсд 1 Уна первый и второй входы блока 5 поступают сигналы 1, а на третий вход - сигнал 0. В результате работы блока 5 на его выходе при.сутствует сигнал О, что обеспечивает за.пирание ключа 7. В течение следующей полуволны напряжения питания процессы в устрпястве управления повторяются и в пб.мотках 8 и 10 формируются отрицательные импульсы статорцого напряжения. Значения статорных напряжений и угол фазового сдвига первых гармонических составляющих зависят от скважности выходного сигнала блока 4 сравнения,С увеличением абсолютного значения входного сигнала от нуля до максимума увеличивается угол фазового сдвига первых гармонических составляющих статорных напряжений (токов) соответственно от нуля О до предельного значения, близкого к 90. При этом вращающий электромагнитный момент асинхронного двигателя также возрастает от 0 до максимального значения. С целью повышения выходной мощности двигателя рекомендуется в устройстве использовать несимметричный асинхронный двигатель, статорные обмотки которого имеют неодинаковое число витков. Подключая параллельно диодно-транзисторному . ключу статорную обмотку с большим числом 20 витков, удается повысить намагничивающую силу по оси этой обмотки и приблизить эту намагциичивающую силу по своему значению к намагцичивающей силе, действующей по оси другой статорной обмотки двигателя. В, этом случае вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя имеет меньшую эллиптичность, обеспечивая повышение выходной механической мощности двигателя, Происходящее при этом перераспределение значений напряжений .)в и .)и (штриховые кривые на фиг. 4) увеличивает угол фазового сдвига между первыми гармониками напряжений, приближая его к 90 при максимальном входном сигнале .(т.е. при с 1).Предлагаемое устройство обеспечивает 35 реверсивное управление асинхронного двигателя. При изменении полярности входного сигнала в интервале времени 0 ю(сс,ца первый и второй входы блока 5 поступают сигналы 0, а на третий вход - сигнал 1. На выходе блока 5 получаем сигнал 0, который имеет место и на интервале ссмФ"я, Ключ 7 заперт, ц напряжение питания 1 а на интервале времени ОфФссс перераспределяется между статорными обмотками, На интервале времени сс 1 щ У на первый и третий входы блока 5 поступают сигналы 0, а на второй - сигнал 1. На выходе блока 5 появляется сигнал 1, обеспечивающий в рассматриваемом интервале времени (ссвфУ) включение ключа У,и шунтирование обмотки 8. Возникает обратный порядок следования фаз первых гармоник напряжений статора, что ц обеспечивает реверс.Предлагаемое устройство позволяет с помощью одного силового элемента (диодцо-транзисторного ключа) .обеспечить плавное регулирование скорости вращения асинхронного двигателя как в прямом, так ц в обратном направлениях, а также обеспечить эффективное динамическое торможение. За счет исключения из схемы фазосдвцгающего конденсатора и доведения до минимально возможного числа силовых элементов удается значительно сократить массу и габариты аппаратуры управления. К другому положительному свойству устройства относится его высокая схемная надежность, выражающаяся в том, что независимо от состояния,диодно-транзисторцого ключа в силовой схеме устройства никогда не возникает аварийный режим сквозного короткого замыкания. Выход из строя ключа или его ложное срабатывание вызывает лишь торможение асинхронного двигателя.1166256 А. Д Составитель В. Тарасовгнр Техред И. Верес КоТираж 646 ПоВНИИПИ Государственного комитета Сно делам изобретений и открыти113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб.,лнал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Про Редактор О: БуЗа к аэ 4320/51 ектор А, ОбрукскоеСР д. 4/5 ектная,