Устройство для управления конденсаторным асинхронным электродвигателем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК . 09) (И) А 1 42 й 4 Н 0 ГОСУДАРСТПО ДЕЛАМ НИЕ ИЗОБРЕТЕН(21) 37 (22) 19 (46) 23 (71) На кение и телей Н динени на Лен им,В.И (72) М А.Д. Л и В.А. (53) 6 (56) В Авт111 ННЫЙ НОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ И д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 73752/24-07.07,86. Бюл. 9 27учно-производственное объедио топливной аппаратуре двигааучно-производственного объея "ЦНИТА" и Ленинградский ордеина электротехнический институтУльянова (Ленина)О. Ильин, Ф.ф. Котченко, анцман, Л.В, Сегалович Шеметилло21,313.323(088.8)ерман Н. и др. Реверсивный приРадио, 1979, У 11, с. 47. орское свидетельство СССР 804, кл . Н 02 Р 1/42, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОНДЕНСАТОРНЫМ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов однофазных реверсивных электропрнводах переменного тока. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования. Устройство содержит асинхронный электродвигатель 1 с обмотками управления 2 и возбуждения 3, конденсатор 4, два диодных моста 5, 6,1246308 2 логических элементов 2 ИЛИ 21, ЗИ 22и элементов задержки 23 Обеспечивае 1 расширение диапазона регулированияскорости. На вход 1 ч НУ 9 подаетсясинхронизирующий сигнал, состоящий изпрямоугольных импульсов одинаковойдлительности с частстсй следования,совпадающей с частотой напряженияпитающей сети и синхронизированныхпо переднему Фронту в момент изменеИзобретение От 1 осится к электротехнике и 1 ожет быть использовано Б Од 11 ОФаз 1 ь.х ревсрсивнБлек-. роприодах переменного тока при прямом расширении диапазона регулирования.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования.На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема у-стройства; на . Г. 2 - статические характеристики электропривода; на Фиг. 3-7 - -иаграммы напряжении на Оомотках асинхронного электр"-Одвигателя,устройство для управления конденсаторньгм асинхронным электродвиГателем 1 с обмотками 2 и 3 управления и возбуждения содержит конденсатор ч, два диодных моста 5 и 6, два оптотиристора 7 и 8, блок 9 управле 1;ия с пятью входами 10 - 14 и двумя выходами 15 и 1 б, которые подключены к входам соответствующих оптотиристоров 7 и 8, выходы которых шунтирую 1 одни диагонали соответствующих диодны 11 1 остов 5 11 б Одни выводд."1" их диь 11 Оналей КО 1 Орых ,., зъединены и сна же 1,ы зажимом длл з,одклг 1 ения Фв онов Го про;вода пигающейдь, обмоток 2 и 3 воэбуждсния " управ - ления объединены и снабжены зажимок для подключения нулевого провода питающей сети, другой вывод обмотки 2 управления подключен к одному выводу конденсатора 4 и к другому выводу другой диагонали пер 1 зс го диодного моста 5, другой вывод обмотки 3 возбуждения подключе:1 к другому выводу конденсатора 4 и к другому выводу ДруГОИ Д 11 агонал 1 СторОГО Д 11 ОДНО 1 О моста б блок 9 угра,ления составл н ния знака питающего напряжения. ,1;нхронизирующий сигнал непосредственно поступает на один из входов элементаЗИ 22 и после сдвига по переднемуФро;1 ту на времяБ элементе задержки 23 - на один из входов логического элемента 2 ИЛИ 21. На входы10-13 БУ 9 подаются комбинации логических управляющих сигналов. 7 ил,Табл. 1,из четырех логических элементов 2 ИНЕ 17-20, одни входы которых образуют первьье четыре входа 10-14 блока 9управления, выходы первого и четвертого логических элементов 2 Н-НЕ образуют первый и второй выходы 15 и 1 бблока 9 управления, выходы второгои третьего логических элементов 102 И-НЕ 18 и 19 подключены к другимвходам соответственно первого и четвертого .логических элементов 2 И-НЕ1 и 20, логические элементы 2 ИЛИ,ЗИ 22 и элемент 23 .задержки, входкоторого подключен к первому входу 15лоигческого элемента ЗИ 22 и образует пятый вход 14 блока 9 управления,предназначенный для подключения источника синхронизирующего сигнала,второй и третий входы логического 2 О.элемента ЗН 22 подключены к однимвходам второго и третьего логическихэлементов 2 И-НЕ 18 и 19, выходы логического элемента ЗН 22 и элемента 2523 задержки подключенык соответст.-,вующим входам логического элемента2 ИЛИ, .зыход которого подключен к упругим 1 зходам второго и третьего логических элементов 2 И-НЕ 18 и 19. Позиции 24-27 и 28-31 (Фиг, 2)указывают значения Фиксированных скоростей вращению, получаемые с помощью устройства регулирования соответственно при прямом и обратном направзс ленни вращению. Позиции 32,34 и 33,35 (Фиг. 3 и 4) обозначают направления на обмотке 2 управления и обмотке 3 возбуждения соответственно;напряжение Зб на обмотке 2 управле.1 о ния, напряжение 37 на выходе 1 б блока1246308 50 39 управления, напряжение 38 наобмотке 3 возбуждения (фиг. 5), нап. ряжение 39 на обмотке 2 управления, напряжение 40 на выходе 16 блока 9, напряжение 41 на обмотке 3 возбуждения (фиг, 6), напряжение 42, напряжение 43 на выходе 15 блока 9, напряжение 44 на обмотке 2 управления, напряжение 45 на обмотке 3 возбуждения (фиг. 7). 1 О Устройство работает следующим образом.На вход 14 блока 9 управленияподается синхронизирующий сигнал,представляющий собой последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности с частотой следования, совпадающей с частотой напряжения питающей сети и синхронизированных по переднему фронту в момент изменения знака питающего напряжения. Синхронизирующий сигнал непосредственно поступает на один извходов логического элемента ЗИ 22 ипосле сдвига по переднему фронту навремя ъ в элементе 23 задержки -на один из входов логического элемента 2 ИЛИ 21. На входы 10-13 блока9 управления подаются комбинации ло 30гических управляющих сигналов, приведенные,в таблице.С помощью временных диаграммрассмотрим возможные режимы работыэлектропривода.Режим "Стоп 1". 35При подаче на управляющие входы10-13 кодовой комбинации 1001 опто -тиристоры 7 и 8 закрыты, диагоналимостов 5 и 6 разомкнуты и обмотки2 и 3 двигателя 1 обесточены. Враща Оющий момент отсутствует.Режим "Стоп 2".При подаче на управляющие входы10-13 любой из кодовых комбинаций00000010, 0100, 0110 оптотиристоры 7 и 8 открыты, диагонали мостов5 и 6 закорочены и на обмотки 2 и 3подается напряжение питания одинаковой фазы.При этом создается постояннвщмагнитнй поток поля статора и ротордвигателя ориентируется в фиксированном положении.Вращающий момент отсутствует,Действие внешних сил, стремящихсяизменить положение ротора, приводитк появлению тормозного электромагнитного момента (фиг. 3). 4При подаче на управляющие входы 10-13 кодовой комбинации 1111 на выходах 15-16 формируются сигналы, повторяющие синхронизирующий сигнал на входе 14. На обмотки 2 и 3 подается однополупериодное напряжение одинаковой фазы. Вращение в условном направлении вправо с максимальной скоростью (режим 28, фиг, 2).Реализуется подачей на управляющие входы 10-13 любой из кодовых комбинаций 0001, 0101. На выходах 15 и 16 формируются сигналы логической единицы и нуля соответственно, оптотиристор 7 открывается, а оптотиристор 8 закрыт. Диодный мост 5 закорочен открытым оптотиристором 7, обмотка 2 управления подключается к питающей сети непосредственно, а обмотка 3 возбуждения - через фазосдвигающий конденсатор 4 со сдвигом фазы на 90 по отношению к питающей сети. Вращающий момент создается во всех квадрантах (фиг. 4). Вращение в условном направлении "вправо" со скоростью, соответствующей первой ступени статической характеристики электропривода (режим29, фиг. 2).Реализуется подачей на управляющие входы 10-13 кодовой комбинации 0011. На выходе 15 формируется сигнал логической единицы, а сигнал на выходе 16 повторяет сигнал на выходе элемента 23 задержки - синхронизирующий сигнал, передний фронт которого сдвинут на время ь, Диодный мост 5 закорочен постоянно открытым оптотиристором 7. Оптотиристор 8 открывается и, следовательно, закорачивает диодный мост 6 в моменты времени С, 1 , и закрывае-ся в моменты времени с, тд и т.д. (фиг.5)Таким образом, обмотки управления 2 и возбуждения 3 запитываются в течение каждого периода питающего напряжения в промежутки времени 0 - Си с - 1 со сдвигом фаз на 90 (при2 3этом создается вращающий момент) и без сдвига фаз - в промежуток времени Т - С (при этом создается тор 2мозной момент). Вращающий момент создается в 1, 11 и 111 квадрантах, причем зона его существования в 1 квадранте увеличивается с уменьшением величины времени задержки.Входные сигналь одн нал 2 О 1 Стоп 1 (С 0 Стоп право (28) 0 5 12463Вращение в условном направлении "вправо" со скоростью, соответствующей второй ступени статической харак теристики электропривода (режим 30, фиг. 2).5Реализуется подачей на управляющие входы элементов 19-22 комбинации 0111. На выходе 15 формируется сигнал логической единицы, а сигнал на выходе 16 повторяет синхронизирующий сиг нал на входе 14. Диодный мост 5 закорочен постоянно открытым оптотиристором 7, Оптотиристор 8 открывается и, следовательно, закорачивает диодный мост 6 моменты времени О,, , и 15 закрывается в моменты времейи и т.д. (фиг. 6).Таким образом, обмотки 2 и 3 запитываются в течение каждого периода питающего напряжения в полупериод " 20 0 -без сдвига фаз (в квадрантах 1 и 1 Ч создается тормозной момент) и в полупериод : - , - со сдвигомбфаз на 90 (в квадрантах 11 и П 1, создается вращающий момент), 25Вращение в условном направлениивправо" со скоростью, соответствующей третьей ступени статической характеристики электропривода (режим 31, фиг. 2)а30Реализуется подачей на управляющие входы элементов 19-22 кодовой комбинации 1101. Сигнал на выходе блока 9 повторяет сигнал на выходе элемента 23 задержки - синхронизирующий сиг 35 нал, передний фронт которого сдвинут 08 Ьна время, а на входе 10 формируется сигнал логического нуля. Оптотиристор 7 открывается и, следовательно, закорачивает диодный мост 5в моменты времени 1 , 1 , . и зак 1рывается в моменты времении т.д. (фиг, 7). Оптотиристор 8закрыт постоянно еТаким ббраэом, обмотки 2 и 3 втечение каждого периода питающегонапряжения в промежутки времени 0 -- С,- й обесточены, а в промежуток времени-эапитываютсясо сдвигом фаз на 90 , причем обмотка 2 управления подключена к питающей сети непосредственно, а обмотка3 возбуждения - через 1 Ч фазосдвигающий конденсатор 4, Вращающий момент создается в 1 и 1 Ч квадрантах,причем зона его существенная в 1квадранте увеличивается с уменьшенилем времени задержкиРежимы 24 - 27 (фиг. 2) работыотличаются от рассмотренных режимов28-3 1 направлением вращения двигателя.Элемент 23 задержки может бытьреализован, например, в виде укоротителя импульсов на основе типовойсхемы одновибратора.Таким образом, благодаря введениюв блок управления дополнительных логических элементов 3 И, 2 ИЛИ и элемента задержки обеспечивается расширение диапазона регулирования скорости,има работы электропри-. водаВлево (24) Вправо 1 (29) Вправо 2 (30) Вправо 3 (31) Влево 1 (25) Влево 2 (2 б) 1 1 1 1 1 О 11 1 0 0 1 1 1 01 0 1 1 0 Влево 3 (27) О О О О 1 О 1 О ОО О 1 О формула изобретения Устройство для управления конденсаторным асинхронным электродвигателем с обмотками управления и возбуждения, содержащее конденсатор, два диодных моста, два оптотиристора, блок управленчя с пятью входами и двумя выходами, которые подключены ,к входам соответствующих онтотиристо-ЗО ров, выходы которых шунтируют одни диагонали соответствующих дисдных мостов, с-,ни выводы других диагоналей которых объединены и снабжены зажимом для подключения фазного про вода питающей сети, одни выводы обмоток возбуждения и управления объединены и снабжены зажимом для подключения нулевого провода питающей сети, другой вывод обмотки уп равления подключен к одному выводу конденсатора и к другому выводудру-. гой диагонали первого диодного моста, другой вывод обмотки возбуждения подключен к другому выводу конденса тор:. ; к дру, лу выводу другс,и диагон ли .:дорого диодного моста, олок уп равлния составлен из четырех логических элементов 2 И-НЕ, одни выходы которых образуют первые четыре входаблока управления, выходы первого ичетвертого логических элементов 2 И-НГ образуют первый и второй,выходы блока управления, выходы второго и третьегологических элементов 2 И-НЕ подключены к другим входам соответственнопервого и четвертого логических элементов 2 И-НЕ, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения диапазо"на регулирования, в блок управлениявведень 1 логические элементы 2 ИЛИ, ЗИи элемент задержки, вход которого подключен к первому входу логического элемента ЗИ и образует пятый входблока управления, предназначенный дляподключения к источнику синхронизирующего сигнала, второй и третийвходы логического элемента ЗИ подключены к одним входам соответственновторого и третьего логических элементов 2 И-НЕ, выходы логического элемента ЗИ и элемента задержки подключенык соответствующим входам логическогоэлемента 2 ИЛИ, выход которого подключен к другим входам второго и третьего логических элементов 2 И-НЕ.1 24 б 308флеЮо/ Составитель В. алешечкиН. Бобкова Техред В.Кадар орректор Е. Сирохман едак Подпис д. 4 Проектная,Производственно-иолиграфическое предприятие г. Ужгоро 4017/52 7 ираж ВНИИпй Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж, бэого комитета ССий и открытийРаупгская наб.,