Способ регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя

:4:. ЙЫГ:1 БП 1:,ЕЛЬСТВУ тигается тем, частоты вращес помощью прения электродвигателяобразователя частотыными коммутаторами фо ную систему модулирую с частотой, определяе частотой вращения дви ляют интервалы Т сов модулирующих напряжен питающей сети в течен риода напряжения сети двигатель к сети с по коммутатора на указанных интервалах Тс. Дополнительно определяют интервалы Т, , на которых знаки модулирующих и питающих напряжений противофазнь: в течение половины периода напряжения питающей сети и на указанных интер(валах Тс с помощью второго коммутатора подключают соответствующие фазные обмотки электродвигателя к фазным напряжениям питающей сети, опережающим на 120 эл.град, соответствующие фазные напряжения сети на интервалах Т, при этом фазу тока в подключенных обмотках сдвигают на 60 эл.град. в сторону опережения.4 ил. ОВАНИЯ ЧАСТОТЫГО ЭЛЕКТРОДВИГАо лью изобретения является улучше- электромеханипутем улучшения ния электродвиадежностиегулирования за ктроано дловойтелейеимуще ится к эл Изобретенехнике и мо е о ние энер ческих х етических и рактеристик ряжения пит т быть использо регулирования угления электродвигных механизмов ианической характрного типа. тупенчато ормы на ателя иСущно орос вр тв выше нче роизв твенн ь спосо с с ме в следующем,лючает кои вентиля ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свидетельство СССР У 1325638, кл. Н 02 М 5/27, 1987,Авторское свидетельство СССР В 1078578, кл. Н 02 М 5/257, 1982.(54) С 11 ОСОБ РЕГУЛИРВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электр технике и может быть использованодля ступенчатого регулирования угловой скорости вращения электродвигатлей производственных механизмовпреимущественно с механической ха-рактеристикой вентиляторного типа.Целью изобретения является улучшениэнергетических и электромеханическихарактеристик путем улучшения формынапряжения питания электродвигателя оставленная цель до то при регулировани двумя тиристоррмируют трехфаз щих напряжений мой требуемой гателя, опредепадения знаков ии и напряжении ие половины пеи подключают мощью первогоДополнительное подключение двигателя к питающей сети производится в Середине бестоковой паузы в работе основного (первого) коммутатора т,е.наиболее благоприятный с точки зрения повышения равномерности вращения машины и снижения пульсации момента двигателя период времени, При этом Направление (знак) тока двигателя яри подаче напряжения опережающей Фазы сети через фазосдвигающий конден атор при помощи дополнительного ,(второГо) коммутатора способствует величенйю доли полезной гармоники В спектре кривой выходного тока.На фиг. 1 приведены временные диаграммы выходных напряжений и токов электропривода (Ц; (д = А, В, С) напряжения сети д 1 д 1 с токи 204 бдвигателя на интервале проводимости. г тиристоров первого коммутатора;токи двигателя на интервале гспроводимости тиристоров второго коммутатора; Пд, Б,В, Б с - задающие 25 напряжения) на выходной частоте преобразователя Гг = 37,5 Гц; на фиг, 2 - то же, на выходной частоте дг = 30 Гц; на фиг. 3 - структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 4 - времен 30 ные диаграммы выходного напряжения функциональных узлов устройства (Б ф; - напряжение на выходе формирователя Б - выходное напряжение на3 т 1ч 35 выходе умножителя частоты; Б напряжение на выходе усилителя;. Б .напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения; Б- напряжение на входах компаратора; Б у импульсы отпирания тиристоров). Устройство для реализации способа регулирования содержит преобразова-" тель частоты с двумя трехфаэными тиристорными коммутаторами 1 и 2, вы полненными на тиристорах 3-14 и фазосдвигающих конденсаторах 15-17, подключенных последовательно с обмотками электродвигателя 18, систему импульсно-фазового управления (СИФУ) 19 с блоком 20 задания, узел 21 формирования модулирующих .напряжений, составленный из двух блоков 22 и 23 уставок, формирователей 24, делителей 25 частоты и умножителей 26 частоты, два блока 27 и.28 схем совпадения, блок 29 усилителей, блок 30 генераторов пилообразного напряжения, первый блок 31 нуль-органов, блок 32 инверторов и второй блок 33 нуль-органов. Входы трехфазных тиристорных коммутаторов 1 и 2 предназначены для подключения к зажимам питающей сети, выходы первого коммутатора 1 непосредственно, а выходы второго коммутатора 2 через фазосдвигающие конденсаторы 15-17 соединены с выводами статорной обмотки электродвигателя 18. Цепи управления первого и второго тиристорных коммутаторов 1 и 2 соединены. с выходами соответственно первого и второго блоков 27 и 28 схем совпадения. Входы системы 19 импульсно-фазового управления соединены с зажимами питающей сети. Первый и второй выходы системы 19 импульсно-фазового управления соединены соответственно с объединенными первыми входами первого блока 27 схем совпадения и узла 21 формирования модулирующих напряжений и с объединенными первым входом второго блока 28 схем совпадения и вторым входом узла 21 формирования модулирующих напряжений, шесть выходов которого, образованных выходами умножителей 26 частоты, соединены с входами блока 29 усилителей, выходы которого соединены с входами блока 30 генераторов пилообразного напряжения, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первого блока 31 нуль-органов, выход которого соединен с вторым входом первого блока 27 схем совпадения.Седьмой выход узла 21 формирования модулирующих напряжений соединен с четвертым, шестым и пятым входами первого блока 31 нуль-органов. Восьмой выход узла 21 формирования модулирующих напряжений соединен с входами блока 32 инверторов первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго блока 33 нуль-органов, четвертый вход которого соединен с четвертым, пятым и шестым выходами блока 30 генераторов пилообразного напряжения. Девятый выход узла 21 формирования модулирующих напряжений соединен с седьмым входом блока 29 усилителей, Выход второго блока 33 нуль-органон соединен с вторым входом второго блока 28 схем совпадения.Устройство функционирует следующим образом.515823Система 19 импульсно-фазового управления в соответствии с заранее определенным для каждой выходной частоты Г преобразователя углом с( отпирания тиристоров силовой части вырабатывает непрерывную последовательность импульсов 11 , передаваемых к управляющим электродам тиристоров 3-14 через, схемы совпадения блоков 27 и 28. В узле 2 1 формирования напряжения модуляции Б ; формируется трехфазная система напряжений (фиг.1) следующим образом. Напряжение импульсов 0 ч в Формирователях 24 преобразуется в двуполярное прямоугольное напряжение Бф; с периодом Тф., равным периоду сети Т , затем в делителях 25 частотыВего период Тф увеличивается в п раз (и = 1,2,3, ,), а в умножителях 26 2 О уменьшается в 1 с раз Ь = 1,2,3).Таким образом, на выходе умножителей 26 образуется прямоугольное задающее напряжение У , с периодом Т равным: 25Т =Т, - т.е, Г =й, - , (1) п 1 сВыбором соответствующих и и Е подбирают требуемую угловую скорость производственного механизма. Так,для Гг = 37,5 Гц 1 с = 3, и = 4,Для фиксации интервалов Тс,т.е. интервалов совпадения в течение 1/2 Т, знаков фазных сетевых Б , и задающих 35 0 напряжений, прямоугольные напряже.П 1ния с выходов умножителей 26 подаются на усилители блока 29, где их амплитуды изменяются в Е/и раз (величины коэффициентов к и п задаются 40 в блоках 22 и 23 уставок). Далее в генераторах 30 пилообразного напряжения прямоугольные напряжения Б ; (сУ амплитудами 0 ., = 0 ;и/к) преобразуются в пилообразные Б . В компарато рах (нуль-органах) блока 31 (фиг.4) происходит, сравнение (вычитание) напряжений Б, на выходе генератора пилообразного напряжения с напряжением Ц ф; на выходе формирователей 24. При их разности, т.е. 0 а - 0 ф; 3 О, на выходе соответствующих нуль-органов блока 3 1 появляются кратковременные импульсы Б,., которые подаются к вторым входам схем совпадения блока 27. При совпадении напряжений 01 и Бц к управляющим электродам тиристоров 3-8 первого коммутатора 1 подаются отпирающие их сигналы. Фор 25 б омирование отпирающих импульсов для тиристоров 9-14 второго коммутатора 2 производится аналогично с той лишь разницей, что напряжение сравнения Пф, на выходе формирователей 24 дополнительно инвертируется в инверторах блока 32. Угол отпирания тиристоров второго коммутатора с(г = О.Рассмотрим работу устройства для выходной частоты преобразователя37,5 Гц, 1 с = 50 (т,е. и = 4,- 3) на примере одной обмотки двигателя,В момент- (Фиг .1) с задерж 1 гкой на угол о( подается сигнал на включение тиристоров 3-4 первого коммутатора 1, Напряжение сети подается к обмоткам двигателя 18. При этом одна из обмоток подключается к фазе А сетиВ моментна эту3 обмотку подается напряжение от опережающей фазы С сети через фазосдвигающий конденсатор 15. При этом величина емкости конденсатора 15 выбирается такой, чтобы реактивное сопротивление цепи конденсатор-двигатель было примерно равно реактивному сопротивлению машины х, на частоте питающей сети, т.е. х 2 х,. В этом1случае ток д вигат еля на пр омежуточных частотах не превышает ток на номинальной частоте. С учетом активного сопротивления ротора г двигателя коэффициент мошности машины обычно лежит (для машины общего назначения) в пределах сов о = 0,7-0,8. Этомуо соответствует угол с 60 . Поэтомугопережение тока гот напряжения Фазы А на участке С - составляет угол :120 + 60 =180 . Таким обооразом, для номинальных условий работы двигателя через фазосдвигающую цепочку (интервал Г -С, фиг. 1) знак тока 1, протекающего через двигатель, совпадает со знаком напряжения модуляции Б . Поэтому величина полезной гармоники резко возрастает, а пульсации момента двигателя уменьшаются. Выбором углов Ы и фазосдвигающих емкостей в общем случае можно регулировать величину вращающего момента на выбранной частоте вращения о, соответствующей частоте задающих напряжений 0 и. Работа электропривода на частоте Г г = 30 Гц происходит аналогично (и = 5, К = 3).Использование способа регулирования частоты вращения асинхронного20 ЗО У двигателя улучшает энергетические Показатели электропривода за счет относительного возрастания величины Полезных (т.е. имеющих требуемую Частоту ) гармоник тока двигателя. Кроме того, увеличение продолжительНости включения двигателя за период Повторяемости кривой тока, приводит к росту вращающего момента двигателяулучшению электромеханических показателей электропривода в целом. Исользование фазосдвигающих конденса ." оров С для разделения сетевых питающих фаз, подключаемых к отдельной обмотке двигателя, увеличивает нацежность работы преобразователя. Формула изобретения Способ регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателяпомощью преобразователя частоты с двумя трехфазными тиристорными коммутаторами, при котором формируют трехфазную систему модулирующих наПряжений с частотой, определяемой гребуемой частотой вращения электродвигателя, для каждой заданной частоты модулирующих напряжений определяют в каждой фазе интервалы Т, совпадения знаков модулирующих напряжений и напряжений питающей сети в течение половины периода напряжения питающей сети и подключают фазные обмотки электродвигателя к питающей сети на указанных интервалах Т сс помощью первого тиристорного комму" татора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения энергетических и электромеханических характеристик путем улучшения формы напряжения питания двигателя и повышения надежности, дополнительно определяют в каждой фазе интервалы Тс, на которых знаки модулирующих напряжений и напряжений питающей сети противопо" ложны в течение половины периода напряжения питающей сети, и на указанных интервалах Тнс с помощью второго тиристорного коммутатора подключают. соответствующие фазные обмотки электродвигателя к фазным напряжениям питающей сети, опережающим на 10 эл.град. соответствующие фазные )напряжения питающей сети на интервалах Т, при этом фазу тока в подключенных обмотках сдвигают на 60 эл,град. в сторону опережения.,е 9 ака Госу ен ска оск Производственно-издательский комбинат "Патент",город, ул, Гагарина, 10 ироми ственного 113035,55а по иэобЖ, Ра Подписнои открытиям при ГКНТ ССС аб., д. 4/5