Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором

. ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬТИ ПРИ ГКНТ СССРОБРЕТЕН ОПИСАНИЕ ИЗК АВТОРСКОМУ СВ ИДЕТЕЛ Ь СТВУ 1:, - ,: .:. 2 (21):4887983/07: . -:: йзмениться в широких пределах, Сущность (22) 04.12,90: .:,: .: : :,.,.:, . изобретения в устройство введеныпостоян- (46) 23.08,92. Бюл, М. 31. ".; : -.":;. мое запоминающее устройство 12 ипорого- (71) Московский энергетический инстйтут.: ,: вые элементы 13. - 16, которые в зависимости (72) В.В.Шевченко, О,А,Бурунин, А.А.Катков " . от нагрузки обеспечивают включение по схеи Е;С,Московская .,: .:, " :.; .,: ., :;"мам звезда; треугольникстаторной обмотки;(56) Авторское свидетельство СССР .: ,: :3 электродвигателя и включениепо схемам М 1422345, кл, Н 02 Р 1 У 32; 1986".;:." ".звезда,. треугольйик токоограничивающихАвторское свидетельство СССР :.;,:;,:.;":резисторов в роторной цепиили их"шунти-М 1099367, кл,Н 02 Р 1/32, 1982;.". "рование, В результате:электродвигатель во", всем диапазоне нагрузки работает снаи-(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ:УПРАВЛЕНИЯ :." высшими энергетйческими покаэателями.АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ:, Формирователь 11 пусковых характери; С ФАЗНЬ 1 М РОТОРОМ .:;: .:; .,:, "::,стик,регистр сдвига 10 и одновйбратор 8 ,(57) Использование для "управления-:трех-,-:;:обеспечивают пятиступенчатый иск электфазнымасинхронным электродвигателем с .,родвигателя; что повышает йадежность . ф фазным ротором, нагрузка которых может "Электропривода, 4 ил., 1 табл;." Яф ф10 20 30 45 50 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления трехфазными асинхроннымиэлектродвигателями с фазным ротором, нагрузка которых может изменяться в широких пределах.Известно устройство для управленияасинхронным электродвигателем, содержащее коммутаторы включения Статорной обмотки электродвигателя звездой итреугольником, задатчик контролируемогопараметра, датчик напряженияпитающейсетинелинейный функциональный преобразователь, элемент сравнеййя, пороговыйэлемент, три элемента ИЛИ, три элементаИ, два элементаИ-НЕ, два элемента ЗАПРЕТ, три элемента задержки, одновибра.-тор, блок выбора режима работы,НЕдостаткамй устройства являются-ограниченйые функциональные возможности,невысокие энергетические показатели,сложность и неконкретность схемы построения,. Известно устройство для переключенияфазстаторной обмотки асинхрбнного электродвигателя по схеме треугольник йа схемузвезда, содержащее йзмерйтель активноймощности, пороговый элемент, одновибратор, элемент ИЛИ - НЕ, управляемый переключатель,Недостатками известного устройстваявляются невысокая надежность, обусловленная приходом сигнала на переключениедвигателя по схеме треугольйик по обоимвходам трйггера, что вызывает сбои в работе схемы, пуском двитателя"по схеме треугольник, что вызывает большие пусковые: токи; невысокие энергетические показателив случаях изменений нагрузки в широкихпределах;Цельизобретенитт - улучшение энергетических показателей.В устройство для управления асинхроннйм электродвигателем с фазным ротором,содержащее измеритель активной мощности; коммутатор звезда и,треугольник статорной обмотки, одновибратор, триэлемента ИЛИ, первый пороговый элемент,введены три пороговых элемента, четвертый элемент ИЛИ; четыре формирователяимпульсов управления, элемент ЗАПРЕТ,ключ управления. программируемое запоминающее. устройство, регистр сдвига,коммутатор звезда и треугольник токоограничивающих резисторов в роторной цепи.формирователь пусковых характеристик,причем выход измерителя активной мощности соединен с прямым входом элементаЗАПРЕТ, инверсный вход которого соединен с выходом одновибратора, одним входом программируемого запоминающего устройства и входом "Сброс" регистра сдвига, вход одновибратора соединен с выходом ключа управления, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с входами соответствующих элементов ИЛИ, другие входы которых соединены с соответствующими выходами регистра сдвига, выходы элементов ИЛИ соединены с другими входами программируемого запоминающего устройства, выходыкоторого через формирователи импульсов управления соединены с соответствующими входами коммутаторов звезда и треугольник статорной обмотки итокоограничивающих резисторов в роторной цепи электродвигателя, выход формирователя пусковых характеристик соединен с тактовым входом регистра сдвига.Положительный эффект от использования изобретения заключается вповышенииэнергетических показателей электропривода за счет работы электродвигателя при изменении нагрузки на характеристике снаиболее вйСокими" эйергетическими коэф- .фициентами.:На фиг.1 представлена функциональнаясхема электропривода; на фиг.2 - схемы замещения электродвигателя на различных ступенях работы;. на фиг.3 - энергетическиехарактеристики электропривода; на фиг.4 -пусковые характеристики. Устройство фиг.1) для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором 1, содержит коммутатор 2 звезда итреугольник статорной обмотки 3 электродвигателя, коммутатор 4 звезда и треугольник токоограничивающих резисторов 5 в его роторной цепи, измеритель 6 активной мощности, элемент ЗАПРЕТ 7, одновибратор 8,ключ 9 управления, регистр 10 сдвига, формирователь 11 пусковых характеристик,программируемое запоминающее устройство(ПЗ 7) 12, йороговые элементы 13- 16, элементы ИЛИ 17-20, формирователи 2124, импульсов управления. Выход измерителя 6 активной мощности соединен с прямым входомэлемента ЗАПРЕТ 7, инверсный вход которого соедийен с выходом одновибратора 8, одним входом ПЭУ 12 и входом"Сброс" регистра 1, сдвигаВход одновибратора 8 соединен с выходом ключа 9 управления, В"ыходы ПЗУ 12 через формирователи 21-24 импульсов управления соединены с соответствующимивходами коммутаторов 2 и 4 звезда и треугольник статорной обмотки 3 и токоограничивающих резисторов 5 в роторной цепи электродвигателя. Выход элемента ЗАПРЕТ7 соединен с входами пороговых элементов 13-16, выходы которых соединены с одними20 30 35 40 50 входами элементов ИЛИ 17-20, другие входы которых соединены с соответствующимивыходами регистра сдвига 10, Выходы элементов ИЛИ соединены с другими входамиПЭУ 12.Выход формирователя 11 пусковых характеристик соединен с тактовым входомрегистра 10 сдвига и содержит формирователь 25 тактовых импульсов и датчик 26 функции пуска (времени, тока, момента,скольжения),Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии ключ управления 9 разомкнут, на входе одновибратора8 удерживается сигнал "Лог.О", которыйпоступает на инверсный вход "Сброс" регистра 10 сдвига, на его выходе устанавливаются сигналы "Лог,О", такие же сигналы"Лог.О" устанавливаются на выходе ПЗУ 12,коммутаторы 2 и 4 звезда и треу 1 Ыьййквыключены, двигатель обесточен, на выходеизмерителя активной мощности сигнал"Лог.О",В таблице показано соответствие цифровых кодов вход/выход ПЗУ и схем заме. щения электродвигателя.При замыкании ключа 9 управления навыходе одновибрэтора 8 формируется сигнал "Лог.О", длительностью больше. длительности пуска электродвигателя. Этотсигнал "Лог.1" поступает на инверсный входэлемента ЗАПРЕТ 7, запрещая на время пуска прохождение сигнала с измерителя 6активной мощности на пороговые элементы. 13 - 16. Одновременно сигнал "Лог.1" поступает на нижний (по схеме) вход ПЗУ 12 иинверсный вход "Сброс" регистра 10 сдвига, разрешая его работу, при этом на входахПЗУ 12 устанавливается код 00001 (таблица), которому на выходах соответствует код0101.Сигналы "Лог,1" на выходах ПЗУ 12 запускают формирователи 22 и 24 импульсовуправления, которые обеспечивают включение обоих коммутаторов 2 и 4 звезда. Врезультате включаются по схеме звезда статорная обмотка 3 электродвигателя и токоограничивающие резисторы 5 (фиг.2 а),Двигатель запускается по характеристике а(фиг.4).Пусть датчик 26 функции пуска контролирует ток в статорной цепи электродвигателя, Тогда в процессе разгонаэлектродвигателя и ри достижении:заданной токовой уставки на выходе формирователя 25 тактовых импульсов появляетсяимпульс, который поступает на тактовыйвход регистра 10 сдвига. Под действием тактового импульса на верхнем (по схеме) регистре сдвига появляется сигнал "Лог,1". который поступает через элемент ИЛИ 17 нэ верхний (по схеме) вход ПЗУ 12. Нопому коду 100001 на входе ПЗУ 12 соответствует код 0110 на его выходе (таблица), Сигналы "Лог,1" на выходах ПЗУ 12 запускают формирователи 22 и 23 импульсов управления, которые обеспечивают включение коммутатора 2 звезда и 4 треугольник.В оезультате остается включенной по схеме звезда статорная обмотка 3 электродвигателя, а токоограничивающие резисторы 5 включаются по схеме треугольник (фиг,2 б) и пуск двигателя продолжается по характеристике б (фиг.4). Далее процесс пускэ происходит аналогично. Состояние вход/выход ПЗУ 12 и соответствующие схемы замещения электродвигателя при пуске описаны в первой-пятой таблицы, на фиг.4 э представлена пусковая характеристика электродвигателя при пуске в функции тока, э на фиг.4 б - в функции момента.По окончании пуска нэ выходе одновибраторэ 8 устанавливается сигнал "Лог.О", который поступает на нижний (по схеме) вход ПЗУ 12, инверсный вход "Сброс" регистра 10 сдвига, инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 7, разрешая передачу инФормации с измерителя 6 активной мощности на входы пороговых элементов 13-16 и обеспечивая установку регистра сдвига в " 0". Далее режим работы электродвигателя определяется уровнем его нагрузки,Пороговые элементы 13-16 настроены на уровни мощности,.соответствующие точкам переключения Р 1 - Р 4 двух смежных энергетических характеристик а,б,в,д,е.При нагрузке электродвигателяв диапазоне О-Р 1 на выходах всех пороговых элементов 13 - 16 сохраняются "Лог.О", которые поступают на вход ПЗУ, 12, на выходе ПЗУ 12 устанавливается код 0101 (таблица), Включаются коммутаторы 2 и 4 звезда и двигатель подключается к сети по схеме(фиг.2 а), обеспечивая работу с наивысшими энергетическими показателями (фиг,3, кривая а). По мере роста нагрузки на валу электродвигателя и превышения порога Р 1, срабатывает пороговый элемент 13, нэ его выходе и верхнем (по схеме) входе ПЗУ 12 устанавливается сигнал, Коду 10000 на входе ПЗУ 12 соответствует код 0110 на его выходе(таблица). Включаются коммутатор 2 звезда и коммутатор 4 треугольник (фиг.2 б),обеспечивая работу электродвигателя на характеристике с наилучшими энергетическими показателями(фиг.3, кривая б).Далее по мере рбста нагрузки поочередно срабатывают пороговые элементы 14 - 16, обеспечивая работу электродвигателя нанаиболее оптимальных с энергетической точки зрения характеристик (фиг.З). Состояния вход/выход ПЗУ 12 и соответствующие схемы замещения электродвигателя описаны в шестой - десятой строках таблицы.Для оценки энергетической эффективности использования асинхронного электродвигателя следует определять величину энергетического КПД дэ = дд соз р, учитывающего как эффективность использования (дауд), так и эффективность потребления (сов ср) электроэнергии,Таким образом, устройство позволяет за счет работы на искусственных характеристиках повысить энергетические показатели асинхронного электродвигателя с фазным ротором в широком диапазоне изменения нагрузки на его валу,Формула изобретенияУстройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее измеритель активной мощности, первый коммутатор звезда и треугольники статорной обмотки, одновибратор, первый пороговый элемент, три элемента ИЛИ, выход первого порогового элемента соединен с одним входом первого элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, в него введены три пороговых элемента, четвертый элемент ИЛИ, четыре формирователя импульсов управления, элемент ЗАПРЕТ, ключ управления, программируемое запоминающее устройство с пятью входами, ре гистр сдвига, второй коммутатор звезда итреугольник токоограничивающих резисторов в роторной цепи, формирователь пусковых характеристик, выход измерителя активной мощности соединен с прямым вхо дом элемента ЗАПРЕТ, инверсный вход которого соединен с выходом одновибратора, одним входом программируемого запоминающего устройства и выходом "Сброс" регистра сдвига, вход одновибратора 15 соединен с выходом ключа управления, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с входами всех пороговых элементов, выходы второго - четвертого пороговых элементов соединены с одними входами соответствующих 20 элементов ИЛИ, другие входы которых соединены с соответствующими выходами регистра сдвига, выходы элементов ИЛИ соединены с вторым-пятым входами программируемого запоминающего устройст ва, выходы которого через соответствующиеформирователи импульсов управления соединены с соответствующими входами коммутаторов звезда и треугольник статорной обмотки и токоограничивающих резисторов 30 в роторной цепи электродвигателя, выходформирователя пусковых характеристик соединен с тактовым входом регистра сдвига,.Максими шине иям при ГК Производств Заказ 3098 ВНИИПИ Тираж . , Подписударственного комитета по изобретениям и отк 113035, Москва,. Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101