CS263916B1 - Zapojení pro rozběh asynchronního motoru - Google Patents

Abstract

Zapojení pro rychlý rozběh asym chronního motoru, například vysokootáčkového. pohonu s nízkým výkonem, pro účely navíjení: Zapojení je tvořeno snímačem otáček; jehož výstup je přes převodník; připojen ke generátoru střídavého,proudu, spojeného s asynchronním motorem. Princip zapojení spočívá ve snímání okamžitých otáček motoru v podobě impulsů a v převodu kmitočtu impulsu v převodníku na.kmitočet sinusového napájecího proudu, odpovídající optimálnímu skluzu a tedy maximálnímu momentu asynchronníhomotoru.

Description

Vynález se týká zapojení pro rychlý rozběh asynchronního motoru, například vysokootáčkového pohonu s nízkým výkonem pro účely navíjení a podobně.

Pro některé aplikace pohonu je zapotřebí stabilních vysokých otáček. Použití stejnosměrného elektromotoru naráží na problémy stabilizace otáček a na nutnost údržby kartáčů a komutátoru. Ještě významnější nevýhodou je elektromagnetické rušení, které vzniká jiskřením na komutátoru a které může negativně ovlivnit zejména funkci elektronických obvodů. Výhodnější pohon představuje indukční — asynchronní motor napájený ze zdroje vyššího kmitočtu, ovšem zde může být problémem rozběh vzhledem k nepříznivé závislosti momentu na skluzu. Při velkém skluzu, to jest v klidu a během rozběhu je moment poměrně malý a tedy rozběh z klidu při přímém napájení proudem o pracovním kmitočtu je pomalý. Některé aplikace však vyžadují co nejrychlejší rozběh na pracovní otáčky. Účelem tohoto vynálezu je využití maximálního momentu asynchronního motoru po celou dobu rozběhu, a tím zkrácení doby rozběhu.

Uvedeného účelu se dosahuje zapojením pro rozběh asynchronního motoru podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořeno snímačem otáček, jehož výstup je přes převodník připojen ke generátoru třífázového proudu. Generátor třífázového proudu sestává z tří výkonových zesilovačů a dvou fázových obvodů a jeho výstupy jsou připojeny k asynchronnímu motoru.

Princip vynálezu spočívá ve snímání okamžitých otáček motoru v podobě kmitočtu sledu impulsů a v převodu tohoto kmitočtu v převodníku na takový kmitočet sinusového napájecího proudu asynchronního motoru, aby motor po celou dobu rozběhu pracoval s optimálním skluzem a tedy s maximálním momentem.

V zapojení podle vynálezu je výstup snímače otáček motoru přiveden přes přepínač na vstupy vratného čítače, jehož výstupy jsou spojeny se vstupy dekodéru. Výstupy tohoto dekodéru napájejí slučovací blok. Výstup dekodéru, odpovídající nulovému stavu čítače, je spojen jednak s nulovacím vstupem prvního klopného obvodu, jednak se vstupem druhého klopného obvodu a výstup dekodéru, odpovídající maximálnímu stavu vratného čítače, je spojen s nahazovacím vstupem prvního klopného obvodu, jehož výstup je spojen s ovládacím vstupem přepínače. Výstup slučovacího bloku je připojen současně na vstup prvního spínače a druhého spínače, jejichž ovládací vstupy jsou jednotlivě spojeny s výstupy druhého klopného obvodu. Výstup prvního spínače a výstup druhého spínače jsou spojeny s odpovídajícími vstupy diferenčního zesilovače, jehož výstup je spojen jednak se vstupem výkonového zesilovače první fáze, jednak se vstupem prvního fázovacího obvodu a se vstupem druhého fázovacího obvodu. Výstup prvního fázového obvodu je spojen se vstupem výkonového zesilovače druhé fáze a výstup druhého fázovacího obvodu je spojen se vstupem výkonového zesilovače třetí fáze. Výstupy všech těchto výkonových zesilovačů jsou připojeny na svorky asynchronního motoru.

Zapojení je blíže objasněno na přiloženém výkrese, na němž obr. 1 znázorňuje schematické zapojení podle vynálezu, obr. 2 znázorňuje zapojení převodníku impulsů na sinusový průběh a obr. 3 znázorňuje příklad zapojení spínacího bloku.

Zapojení pro rozběh asynchronního motoru je tvořeno snímačem 10 otáček, například fotoelektrickým snímačem, jehož výstup je přes převodník 12 připojen ke generátoru 30 třífázového proudu. Generátor 30 třífázového proudu je tvořen trojicí výkonových zesilovačů 31, 33 a 35. Dvěma z nich jsou předřazeny fázové obvody 32 a 34. Výstupy z výkonových zesilovačů 31, 33 a 35 jsou připojeny k asynchronnímu motoru 36.

Převodník 12 sestává z přepínače 13, jehož výstupy jsou připojeny na vstupy vratného čítače 16. Výstupy vratného čítače 16 jsou paralelně spojeny se vstupy dekodéru 17 pro převod kódu 1 z n. Na výstupy dekodéru 17 je připojen slučovací blok 20, obsahující sadu potenciometrů a diodový sčítací obvod. Kromě toho je na výstup dekodéru 17, který odpovídá maximálnímu stavu vratného čítače 16, připojen nahazovací vstup klopného obvodu 18 typu RS, jehož výstup je připojen k ovládacímu vstupu přepínače 13. Na výstup dekodéru 17, který odpovídá nulovému stavu čítače 16, je připojen jednak nulovací vstup klopného obvodu 18 typu RS, jednak vstup klopného obvodu 19 typu T. Jeho výstupy jsou spojeny s ovládacími vstupy spínacího bloku 28, který tvoří první spínač 21, druhý spínač 22, třetí spínač 23 a čtvrtý spínač 24. Výstupy těchto spínačů jsou připojeny na vstupy diferenčního zesilovače 25, jehož výstup je výstupem převodníku 12. Výstup diferenčního zesilovače 25 je přes odporové děliče připojen na vstupy zpětné vazby spínacího bloku 26.

Zapojení pro rozběh asynchronního motoru pracuje tak, že impulsy ze snímače 10 otáček asynchronního motoru 36 vstupuji přes přepínač 13 na přičítací vstup vratného čítače 16 tak dlouho, až vratný čítač 16 dosáhne svého nejvyššího stavu, který se projeví jedničkou na posledním výstupu dekodéru 17. Tím se vyvolá překlopení klopného obvodu 18 typu RS, takže přepínač 13 směruje další impulsy na odčítací vstup vratného čítače 16. Vratný čítač 16 prochází zpětně všemi stavy až do· nulového stavu, kdy se vybudí nulový výstup dekodéru 17, a tím se kliopný obvod 18 typu RS opět vynuluje. Další impulsy opět procházejí na přičítací vstup vratného čítače 16 a tak dále.

Jednotlivým stavům vratného čítače 16 odpovídá? vybuzení vždy jediného vstupu shrnovacího obvodu 20. Sada poteneiometrů tohoto slučovacího obvodu, připojených na výstupy dekodéru 17, je nastavena tak, že se na výstupu slučovacího obvodu 20 generuje, schodovitá funkce aproximující sinusový průběh. Jeden cyklus činnosti klopného obvodu 18 typu RS odpovídá jedné půlsinusovce na výstupu slučovacího obvodu 20. Pro generování celého sinusového průběhu je třeba další půlsinusovku invertovat.

V okamžiku, kdy se vratný čítač 16 vrátí do nulového stavu, dojde k překlopení klopného obvodu 19 typu T, jehož výstupy ovládají dvě dvojice spínačů 21 až 24. V jedné poloze klopného obvodu 19 typu T je průchozí první spínač 21 a třetí spínač 23, ve druhé poloze druhý spínač 22 a čtvrtý spínač 24. Jestliže se v průběhu minulé půlsinusovky na výstupu diferenčního zesilovače 25 objeví kladný půlsinusový průběh, způsobí překlopení klopného obvodu 19 typu T zavření prvního spínače 21 a otevření druhého spínače 22, takže se místo záporného vstupu diferenčního zesilovače 25 uplatní kladný vstup, čili na výstupu se objeví záporný půlsinusový průběh. Po jeho skončení se klopný obvod 19 typu T překlopí zpět, tím přepne vstupy diferenčního zesilovače 25 zpět a na výstupu se znovu objeví kladná půlsimusovka a tak dále.

Spolu, s přepínáním vstupů diferenčního zesilovače 25 je nutno ve zvoleném příkladu zapojení přepínat také obvody zpětné vazby, což obstarají třetí spínač 23 a čtvrtý spínač 24, také střídavě uzavírané a otevírané výstupy klopného obvodu 19 typu T.

Sinusový průběh na výstupu převodníku 12 budí výkonový zesilovač 31 první fáze a po otočení fáze fázovacími obvody 32 a 34 o +120°, resp —120°, také výkonové zesilovače 33 a 35 zbývajících dvou fází pro třífázové napájení asynchronního motoru 36.

Velikost Skluzu během rozběhu je nutno volit podle vlastností použitého asynchronního· motoru. Pro zvolenou hodnotu skluzu se stanoví vhodný poměr počtu stavů vratného čítače 16 a počtu impulsů zs snímače 10 otáček za jednu otáčku asynchronního motoru 36. Požaduje-li se například skluz 25 procent, lze volit vratný čítač s 10 stavy, což,.jp.pro. schodovitou aproximaci sinusového průběhu. dostačující a počet impulsů ze snímač© 10, otáček za jednu otáčku asynchronního motoru, 36 je rovný 45. Protože, jeden úplný cyklus na výstupu převodníku 12.. bude odpovídat 4 X 9. = 36 impulsům, bude - zařízení, po dobu. rozběhu udržovat skluz;

Vhodnou volbou počtu impulsů za otáčku je tedy možné získat požadovanou velikost skluzu.

Jak vyplývá z předcházejícího popisu funkce, zmíněné spínače 21 až 24 přenášejí analogový signál a nelze tedy použít například logická hradla. Jednou z výhodných možností realizace těchto spínačů představují optoelektronické spojovací členy.

Příklad zapojení optoelektronických spojovacích členů v zapojení podle vynálezu je naznačen na obrázku 3. První spojovací člen 41 nahrazuje první spínač 21, druhý spojovací člen 42 nahrazuje druhý spínač 22 a tak dále. Podle stavu druhého· klopného obvodu 19 je střídavě vybuzena bud dvojice prvního spojovacího členu 41 a třetího spojovacího členu 43, nebo dvojice druhého spojovacího členu 42 a čtvrtého spojovacího členu 44. Podle toho se uplatňuje bud záporný, nebo kladný vstup diferenčního zesilovače 25 a na výstupu se objevuje buď kladná, nebo záporná půlperioda sinusového průběhu. Současně se přepíná i obvod zpětné vazby. Činnost dvojic optoelektronických spojovacích členů 41 až 44 řídí první pomocný tranzistor 45 a druhý pomocný tranzistor 46, které jsou svou bází jednotlivě připojeny na výstupy klopného obvodu 19 typu T.

Konkrétní uspořádání podle vynálezu je ještě třeba doplnit obvodem pro počáteční rozběh, například připojením asynchronního motoru 36 na síť 50 Hz. Jakmile se motor rozběhne, je možno ihned přepnout na zapojení podle vynálezu. Dosáhne-li motor provozních otáček, další čidlo přepne asynchronní motor 36 na zdroj pevného pracovního kmitočtu, který pak udržuje jeho konstantní otáčky.

Claims (2)

1. Zapojení pro rozběh asynchronního motoru, vyznačující se tím, že je tvořeno snímačem (10) otáček, jehož výstup je přes převodník (12) připojen ke generátoru (30) třífázového proudu, který je vytvořen třemi výkonovými zesilovači (31, 33, 35) a dvěma fázovacími obvody (32, 34), a jeho výstupy jsou připojeny k asynchronnímu motoru (36).

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že převodník (12) sestává z přepínače (13), jehož výstupy jsou připojeny na vstupy vratného čítače (16), výstupy vratného· čítače (16) jsou paralelně spojeny se vstupy dekodéru (17 J, jehož výstupy jsou připojeny na vstupy slučovacího bloku (20), přičemž výstup dekodéru (17) odpovídající nulovému stavu vratného čítače (16) je spojen jednak s nulovacím vstupem klopného obvodu (18) typu RS a jednak se vstupem klopného obvodu (19) typu T, zatímco vý263916 stup dekodéru (17) odpovídající nejvyššímu stavu vratného čítače (16) je spojen s nahazovacím vstupem klopného obvodu (18) typu RS, jehož výstup je spojen s ovládacím vstupem přepínače (13) a výstup slučovacího bloku (20) je připojen na vstup spínacího bloku (26), sestávajícího ze spínačů (21 až 24) např. z optoelektronických spojová6 cích členů (41 až 44), zatímco vstupy vazby spínacího bloku (26) jsou přes odporové děliče připojeny na výstup diferenčního zesilovače (25), jehož vstupy jsou spojeny s výstupy spínacího bloku (26), jehož ovládací vstupy jsou připojeny na výstupy klopného obvodu (19) typu T.