Устройство для управления асинхронным электродвигателем

(5)5 Н 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ОРСКОМУ ТЕЛ ЬСТВ ел ыи инсСкарыно ов "Бес- гулируюоке", М.; аппара, с,331 -к электротехниано для частого питающей сети пускатель для содержащий; ченные в кажзащиты; схему ристоров (см В.Б,Братолюбов ющие и регулие устройства наия, 1978 г., стр,овое елей, клюд доГОсудАРстВенный кОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) А.А,Поскробко, В.Б.Браголюконтактнь 1 е коммутирующие и рщие устройства на переменном(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ (57) Использование в асинхронных электро приводах, в частности, в текстильной про мышленности, конвейерных установках, сельском хозяйстве. Сущность изобретени заключается в том, что позволяет получит Изобретение относитсяке и мокет быть использоввключения и отключения отасинхронных двигателей.Известен тиристорныйасинхронного двигателя,встречно-параллельно вклюдой фазе тиристоры; блокуправления включением тинапример, А.А.Поскробко,"Бесконтактные коммутируру(ощие полуп роводниковыпеременном токе" Е 1 Энер56-57). Недостатками известного тиристорногопускателя являются; невозможность контуправляемые пуско-тормозные режимы асинхронного двигателя, а также повысить заводскую степень готовности устройства. АД подключается к питающей сети посредством встречно-параллельно включенных в каждой фазе тиристоров. Импульсы управления тиристоров с фиксированными угламисдвига 0,60 и 120 формируются схемами сравнения на дискретных логических элементах за счет естественного сдвига по фазе фазных напряжений трехфазного источника питания, что позволяет обеспечить как управляемый пуск электродвигателя, так и при наличии блока квазичастотного управления рекуперативное торможение на большей части диапазона изменения пути торможения. Использование дискретных логических элементов при построении схемы управления силовыми тиристорами устраняет необходимость дополнительных настроек и регулировок. 3 ил. роля величины как пускового момента, так и, при отсутствии исполнительного тормозного устройства, невозмокность реализации эффективного торможения, а также - существенные потери в схеме управления силовыми тиристорами. Все это увеличивает потери в пускотормозных режимах как в двигателе, так и в тиристорном пускателе, что ограничивает допустимое число включений в час асинхронного двигателя и пускателя.Известно также тиристорное пуск устройство для асинхронных двигат содержащее: встречно-параллельно в чение в каждой фазе тиристоры и дио, полнительный тиристор между фазами, атакже задатчик интенсивности разгона; систему импульсно-фазового управления тиристорами, релейную схему управления (см., например, А.А,Поскробко, В.Б.Братолюбов "Бесконтатные коммутирующие устройства на переменном токе" М,: Энергия, 1978 г., стр. 59-60).Недостатками указанного устройства являются: ограниченное число включений в час двигателя и необходимость регулировок 5 10 и настроек в схеме управления, что усложняет ее. Ограничение числа включений в час обусловлено неэкономичным электрическим динамическим) торможением двигателя, при котором вся запасенная кинетическая энергия расходуется в двигателе. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является ти 20 ристорный пускатель для асинхронного двигателя, содержащий: встречно-параллельно включенные в каждой фазе тиристоры: блок защиты; кнопочный пост управления и схему управления силовыми тиристорами (см., например, А.А,Чунихин .25"Электрические аппараты" М.: Энергоатомиздат, 1988 г., стр. 331 - 332).Недостатками указанного устройства являются; невысокая степень заводской го 30 товности, что определяется необходимостью наладки схемы формирования управляющего напряжения на тиристоры и увеличенные потери в двигателе, обусловленные невозможностью регулирования пуско-тормозных режимов работы двигателя,Цель изобретения - повышение степени заводской готовности и уменьшение потерь в двигателе.Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления. асинхронным 40 электродвигателем, содержащее тиристорный коммутатор, выполненный в виде трех пар встречно-параллельно включенных тиристоров, одни выводы которого соединены с зажимами для подключения питающей сети, а другие предназначены для подключения к выводам фаз статорной обмотки электродвигателя; блок защитыкнопочный пост управления с двумя замыкающими и одним размыкающим контактами; согласно 50 изобретения, в него введены: формирователи импульсов по числу фаз питающей сети, два блока сравнения, первый, второй и третий блоки разрешения прохождения импульсов, таймер., блок квазичастотного 55 управления, блок распределения импульсов, шесть усилителей мощности; вход каждого из формирователей импульсов соединен с соответствующей им фазой питающей сети, первый выход первого формирователя импульсов соединен с первыми и вторыми входами первого и второго. блоков сравнения и с первым входом третьего блока разрешения прохождения импульсов; второй выход первого формирователя импульсов соединен с третьими и четвертыми входами блоков сравнения и со вторым входом третьего блока разрешения прохождения импульсов; первый выход второго формирователя импульсов соединен.с пятыми и шестыми входами блоков сравнения и с третьим входом третьего блока разрешения прохождения импульсов; второй выход второго формирователя импульсов соединен с седьмыми и восьмыми входами блоков сравнения и с четвертым входом третьего блока разрешения прохождения импульсов; первый выход третьего формирователя импульсов соединен с девятыми и десятыми входами блоков сравнения и с пятым входом третьего блока разрешения прохождения импульсов, второй выход третьего формирователя импульсов соединен с одиннадцатыми и двенадцатыми входами блоков сравнения и с шестым входом третьего блока разрешения прохождения импульсов, седьмой вход которого соединен с первым выходом таймера; первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы первого лака сравнения соединены с соответствующими шестью входами первого блока разрешения прохождения импульсов, седьмой вход которого подключен ко второму выходу таймера; первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы второго блока сравнения соединены с соответствующими шестью входами второго блока разрешения прохождения импульсов, седьмой вход которого соединен с третьим выходом таймера, первый и второй входы которого соединены с одними выводами соответственно размыкающего и первого замыкающего контактов кнопочного поста управления, другие выводы которых объединены с одним выводом второго замыкающего контакта и подключены к общей шине устройства, другой вывод второго замыкающего контакта кнопочного поста управления соединен с одним входом блока квазичастотного управления, другой вход которого соединен с первым выходом первого формирователя импульсов, входы блока распределения импульсов соединены с выходами блока квазичастотного управления, первого, второго итретьего блоков разрешения прохождения импульсов и с выходами блока защиты, а выходы блока распределения импульсов через соответствующие усилители мощности подключены к10 15 20 30 35 40 45 50 55 управля эщим цепям тиристсров коммутатора,Использованле формирователей импульсов из полупериодав фазкых напряже" ний, имеющих естественный сдвиг на 120 О и блоков совпадения на дискретных логических элементах позволяег реализовать три фиксированных угла управления силовыми тиристорами равных 0 О. 60 и 120 о свою очередь, позвогяет получить как ступенчатый пуск, так и ,при наличии блока квазичастотного управления) рекуперативное торможение двигателя на большей части диапазона изменения скорости при торможении., Эта уменьшает потери в двигателе в пускотармозных режимах.Так как ступая зачатое регулирование угла управления силовыми тиристорами реализуЕтся схемами на дискретных логических элементах, не требующих дополнительных регулировочных операций, то это повышает стефен завадсой готовности мускате.На фиг.приведена схема устройства для управления асинхаанным двигателем, на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу, а на Фиг,3 - семейства реализуемых механических характеристик асинхронного двигателя.устройства для управления асинхронным двигателем содержит; встречна-параллельно включенные тиристары 1 в каждой фазе источника питания; Формирователи импульсов 2, 3, 4 вход каждого из которых соединен с соответствующей фазой источника питания; два блока сравнения 5 и 6 импульсов; три блока 7, 8, 9 разрешения прхождения импульсов; таймер 10, блок квазичастотного управления 11 (например, .выполненный на основе трехфазного кольцевого счетчика); блок распределения импульсон 12, усилители мощности 13 - 18; блок защит 19; терморезистооы защиты 20, расположенные в пазах статорнай обмотки асинхронного двигателя 21 и подключенные к одним входам блока защит 19.Блок сравнения 5 импульсов образован шестью. логическими элементами И 22-27, входы каждого из которых подключены к соответствующим выходам формирователей импульсов 2, 3, 4, а выходы каждой из шести логических схем "И-НЕ" 28 - 33, образующих блок 7 разрешения прохождения импульсов, на другой вход каждой из которых подключен соответствующий выход таймера 10.Блок сравнени 6 импульсов образован шестью логическими элементами И 34-39 входы каждой из которых подключены к соответствующим выходам Формирователей импульсов 2, 3, 4, а выходы каждой из катарых подключены х адим вход.". каж; Зй з шести логических схем -НЕ 40-45, .браз 1- ющих блок 8 ра" пешения прохождения :,- пульсов, на другой вход каждой из которых падка ачен соответствующий выход таймера 10.Блох 9 разрешения прохождения импульсов образован шестью логическими элементами И-НЕ 46-51, на адин вход каждой из которых подается соответствующий выход таймера 10, а другой выход каждой из которых соединен с соответствующим выходом Формирователей импульсов 2, 3, 4,Соответствующие выходы всех блоков 7, 8, 9 разрешенйя прохождения импульсовподкл очены к одним входам каждой из шести логических схем И 52-57, образующих блок распределения импульсов 12, на другие входы каждой из которых подключены соответствующие выходы блока квазичастатного управления 11 и блока защит 19,Выходы блока распределения импульсов 12 через усилители мощности 13-18 соединены с управляющими электродами встречно-параллельно включенных тиристорав 1.(роме того, устройство для управления асинхронным двигателем содержит кнопочный паст управления 58, адни концы замыка,ащега и размыкающега.контакгав катарага соединены с входами таймера 10, а конец еще одного замыкающего контакта механически сблокираваннаго с размыкаощим контактом соединен с одним входам блока квазичастотнога управления 11, другай вход катарага подключен на выход формирователя импульсов 2;На Фиг. 2 показаны: трехфазная система питающих напряжений 59; сигналы 60 на выходах блока квазичас-отнога управления11; сигналы 61 - бб на соответствующих выходах формирователей импульсов 2, 3, 4 и саответствующле псложительным и отрицательным полупериодам питающего напряжения каждой фазы; сигналы 67-72 на саответствуащих выходах блока сравнения 5 импульсов; сигналы 73 -18 на соответствующих выходах блока сравнения 6 импульсов; сигналы 79 - 84 на соответствующих выходах блока 9 разрешения прохождения импульсов; сигналы 85 на выходах логических элементов "И" 52, 53 при работе блока квазичастотнога управления 11 и сигналы 86 напряжений в этом случае на нагрузке, например, для фазы А.На фиг, 3 показаны: естественная механическая характеристика 87 асинхронного двигателя; механические характеристики 88, 89 при ступенчатом пуске асинхронногоф 0 35 40 50 двигателя, механическая характеристика 90 при торможении.Устройство для управления асинхронным двигателем работает следующим образом (см, фиг. 1, фиг. 2, фиг, 3).При подаче силового напряжения на встречно-параллельна включенные тиристоры 1 на выходах формирователей импульсов 2, 3, 4 имеют место сигналы 61-66, которые подаются на соответствующие входы блоков сравнения 5, 6 импульсов, а также - блока 9 разрешения прохождения импульсов. Блоки 5, 6 сравнения импульсов обеспечивают сравнение прямоугольных импульсоо, соотоетстоующих полокитепьным и отрицательным полупериодам трехфазной системы питающих напряжений, имеющих естественцый сдвиг по фазе (сигналы 59), Например, ца входе логического элемента "И" 22 сравниваются импульсы, соответствующие положительным полупериодам фазы А и положительным попупериодам фазы В, а на входе логического элемента "И" 34 сравниваются импульсы, соответствующие положительным полупе-, риодам фазы А и отрицательным.полупериодам фазы С, В результате, ца выходах блокоо сравнения 5 и 6 импульсов формируются импульсы (например, сигналы 67 и 73) имеющие фиксированный сдвиг и 120 и 60 и которые использованы для управления встречцо-параллельно окпюцецными тиристорами 1. Например, для выше рассмотренных случаев, дпя тиристора в фазе А работающего о положительные полупериоды фазного напряжения. Дпя остальных тиристоров формировацие импупьсоо управления отражено сигналами 68-72 и 74-78,Таким образом, при подаче силового напряжения на встречно-параллельно включенные тиристоры 1 и при замыкании эамыкаюгцего контакта кцопоцного поста управления 58, ца соответствующем выходе таймера 10 появляется логический сигнал "единица", разрешающий прохождение импульса управления со сдвигом 120 через. блок 7 разрешения прохождения импульсов и, далее, через блок распределения импульсов 12 и через усилители мощности 13-18 на встречно-параллельно вкпю 1 енцые тиристоры 1. К асинхронному двигателю 2 прикладывается пониженное напряжение, и он обеспечивает пуск в соответствии с механической характеристикой 88, Через фиксировациую выдержку времени 1,( (определяется временем пуска, задается заранее) на следующем выходе таймера 10 появляется логический сигнал "единица", который .разрешает прохождение, через блок 8 разрешения прохождения импульсоо, импульсов управления с выхода блока сравнения 6 импульсов, но имеющих сдвиг 60, которые по той ке соязи поступают на встречно-параллельно включенные тиристорь 1 1 и обеспечивают переход асинхронного двигателя 21 на механическую характеристику 89. Через следующую фиксированную выдержку времени 2 (определяется аналогично ц) на третьем выходе таймера 10 появляется логический сигнал "единица", разрешающий прохождение импульсов управления через блок 9 разрешения прохождения импульсов, на который, в отличие от блоков 7 и 8 разрешения прохождения импульсов, подаются импульсы с выходов формирователей импульсоо 2, 3, 4 и имеющие О сдвиг по фазе, Например, дпя тиристороо работающих в положительные полупериоды фазы А,сигналы 62 Эти импульсы, поступая опять же через блок сравнения и распределения импульсов 12 и через усилители мощности 13-18 ца встречно-параллельно окпюченные тиристоры 1, обеспециоают переход асинхронного доигзтепл 21 на естественную характеристику 87, завершая процесс пуска.При размыкации размыкающего контакта кнопочного поста управления 58 логика изменения уровей сигналов ца выходах таймера О обратная, Исчезает разрешающая "единица" на последнем выходе таймера 10 и импульсы управления на встречно-параллельно включенных тиристорых 1 становятся сдвинутыми ца 60. Одновременно запускается в работу (замыкается размыкающий контакт механически сблокирооанный с первым раэмыкающим контактом кнопочного поста управления 58) блок коазичастотного управления 11 (трехфазный кольцевой счетчик с фиксирооаццым коэффициентом пересчета). На соответствующих входах блока сравнения и распределения импульсов 12 с частотой, определяемой фиксированным коэффициентом пересчета (например, 1:3) появляются поспедоватепьцости модупирующих импульсоо (сигналы 60), определяющих частоту импульсов управления на управляющик электродах встречно-параллельно включенных тиристоров 1, а значит, частоту таким образомсформированного и регулируемого ца фазах асинхронного двигателя 21 напряжения (сигналы 86, например, для фазы А),В результате асинхронный двигатель 21 переходит на характеристику 90,. обеспечивая на большей части пути торможения рекуперацию энергии., 1772882 105 1 О 15 20 30 40 45 50 55 Через фиксированные выдержки времени тз и т 4 на остальных выходах таймера 10исчезает логический уровень "единица" идвигатель останавливается.При срабатывании блока защит 19 (защита от перегрузки, например, с использованием терморезисторов 20) насоответствующих входах блока сравнения ираспределения импульсов 12 отсутствуетлогическая "единица" и устройство не работает,Использование ступенчатого пуска ирекуперативного торможения на большейчасти пути торможения уменьшает потери васинхронном двигателе, а формированиеимпульсов управления с фиксированныммоментом подачи на дискретных логическихэлементах исключает необходимость настроек и регулиронок, что увеличивает сте-.пень заводской готовности устройства,Таким образом. применение изобретения позволяет сформировать импульсы управления для силовых тиристоров сфиксированными углами их сдвига в 0, 60 ф,120 О, что обеспечивает регулируемый пускасинхронного двигателя и рекуперативноеторможение с помощью блока квазичастотного управления на большей части пути тормохения. Зто уменьшает потери васинхронном двигателе в пускотормозныхрежимах.Формирование импульсов управления сфиксированными углами их сдвига на дискретных логических элементах не требует дополнительных настроек и регулировок, т,е,увеличивает степень заводской готовностиустройства,Формула изобретения1. Устройстводля управления асинхронным электродвигателем, содержащее тиристорный коммутатор, выполненный в видетрех пар встречнопараллельно включенныхтиристоров, одни выводы которого соединены с зажимами для подключения питающейсети, а другие предназначены для подключения к выводам фаэ статорной обмоткиэлектродвигателя, блок защиты, кнопочныйпост управления с двумя замыкающими иодним размыкающим контактами, отл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения степенизаводской готовности и уменьшения потерьв двигателе, в него введены формирователиимпульсов по числу фаз питающей сети, дваблока сравнения, первый, второй и третийблоки разрешения прохождения импульсов,таймер, блок кваэичастотного управления,блок распределения импульсов,. шесть усилителей мощности, вход каждого из формирователей импульсов соединен ссоответствующей им зажимом для подключений фазой питающей сети, первый выход первого формирователя импульсов соединен с первыми и вторыми входами первого и второго блоков сравнения и с первым входом третьего блока разрешения прохождения импульсов, второй выход первого формирователя импульсов соединен с третьим и четвертыми входами блоков сравнения и с вторым входом третьего блока разрешения прохождения импульсов первый выход второго формирователя импульсов соединен с пятыми и шестыми входами блоков сравнения и с третьим входом третьего блока разрешения прохождения импульсов, второй выход второго формирователя импульсов соединен с седьмым и восьмым входами блоков сравнения и с четвертым входом третьего блока разрешения прохождения импульсов, первый выход третьего формирователя импульсов соединен с девятыми и десятыми входами блоков сравнения и с пятым входом третьего блока разрешения прохождения импульсов, второй выход третьего формирователя импульсов соединен с одиннадцатым и двенадцатым входами блоков сравнения и с шестым входом третьего блока разрешения прохождения импульсов, седьмой вход которого.соединен с первым выходом таймера, первый, второй, третий, четвертый,. пятый и шестой выходы первого блока срав" нения соединены с соответствующими шестью входами первого блока разрешения прохождения импульсов, седьмой вход которого подключен ко второму выходу таймера, первый - шестой выходы второго блока сравнения соединены с соответствующими шестью входами второго блока разрешения прохождения импульсов, седьмой вход которого соединен с третьим выходом таймера, первый и второй входы которого соединены с одними выводами соответственно размыкающего и первого замыкающего контактов кнопочного поста управления, другие выводы которых обьединены с одним выводом второго замыкающего контакта и подключены к общей шине устройства, другой вывод второго замыкающего контакта кнопочного поста управления соединен с одним входом блока квазичастотного управления, другой вход которого соединен с первым выходом первого формирователя импульсов, входы блока распределения импульсов соединены с выходами блока квазичастотного управления, первого, второго и третьего блоков разрешения прохождения импульсов и с выходом блока защиты, а выходы блока распределения импульсов через соответствую.7 щие усилители мощности подключены к управляющим цепям тиристоров коммутатора,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый из блоков сравнения выполнен в виде шести логических элементов 2 И, 5 входы и выходы которых образуют.соответствующие входы и выходы блоков сравнения.3. Устройство по п.1, отл и ч а ю щеес я тем, что каждый из блоков разрешения 10 прохождения импульсов выполнен в виде шести логических элементов 2 И-НЕ, первые входы и выходы которых образуют соответственно первый - шестой входы и выходы блоков разрешения прохождения импульсов, а вторые входы всех логических элементов 2 И-НЕ обьединены и образуют седьмой вход блока разрешения прохождения импульсов.1772882 Вл Рл Ос 3 л 2 Фиг 2 Составитель Б.СкарыТехред М.Моргентал Корректор Т.Вашкович едактор каз 3850 Тираж Подписно ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5