CS273882B1 - Connection for asynchronous motor's smooth starting with squirrel-cage armature - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pro měkký rozběh asynchronního motoru s kotvou nakrátko.

Při rozběhu asynchronních motorů s kotvou nakrátko dochází k proudovému nárazu v elektrické síti. Ke sníženi proudového nárazu se používá různých úprav napájecího napětí. Je to například zařazení předřadného rezistoru nebo tlumivky do jedné, dvou nebo do třech fází, popřípadě zařazení proměnného odporu do těchto fází. Jako proměnný odpor se používá antiparalelní dvojice tyristorů nebo triak. Nevýhodou zapojení s rezistorem je, že na rezistoru vzniká velké ztrátové teplo. Nevýhodou tyristorů a triaků je, že jde o součástky, které vyžadují doplnění spouštěcími obvody, které jsou poměrně složité a náchylné na tzv. brumovou interakci, která způsobuje falešné spínání. U dalšího známého způsobu, při kterém se stator motoru přepojuje z hvězdy do trojúhelníku, zůstává vinutí při přepnutí z hvězdy do trojúhelníku na okamžik bez napětí. V případě velké zátěže motoru, například kompresorem, nelze tohoto způsobu použit. V době přepnutí se motor zastaví a zapnutí do trojúhelníku způsobí stejný stav, jako by se motor připojil přímo na sít.

Je známá také fázová regulace vytvořená tyristory a triaky. V síti se jmenovitým kmitočtem 50 Hz trvá doba průběhu jedné periody sinusového napětí 20 ms. Doba přechodu tohoto napětí z nulové hodnoty na maximální hodnotu trvá 5 ms. Po 10 ms je okamžitá hodnota napětí opět nulová a napětí stoupá v záporné části sinusovky. Při fázové regulaci se tyristor zapíná například po 8 ms od doby, kdy prošlo sinusové napětí nulou při průběhu kladné půlvlny. V okamžiku sepnutí tyristoru odpovídá napájecí napětí okamžité hodnotě napětí při 8 ms a tyristor zůstává v sepnutém stavu po dobu, kdy okamžitá hodnota napětí klesne pod přidržovací hodnotu, což je při sinusovém průběhu napětí hodnota, která se blíží k nule. Jestliže se tyristor sepne dříve, například po 6 ms po průběhu sinusového napětí nulou, potom napájecí napětí tyristoru odpovídá okamžité hodnotě napětí při 6 s. Celková doba, po kterou je tyristor sepnut, je delší, a tím se zvýší i hodnota svorkového napětí. Nedostatkem tohoto způsobu uspořádání je, že neumožňuje další regulaci po zapnutí tyristoru nebo triaku.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení pro měkký rozběh asynchronního motoru s kotvou nakrátko podle vynálezu, u kterého jsou fázové svorky zapojení spojeny přes přiřazené výkonové bloky s výstupními svorkami zapojení. Podstata vynálezu spočívá v tom, že první fázová svorka zapojení je spojena se druhým napětovým vstupem prvního optoelektrického oddělovacího členu, jehož první napětový vstup je spojen se svorkou středního vodiče a s prvním napětovým vstupem druhého optoelektronického oddělovacího členu. Druhý napětový vstup druhého optoelektronického oddělovacího členu je spojen se druhou fázovou svorkou zapojení. Výstup druhého optoelektronického členu je spojen se druhým signálovým vstupem logického bloku. První signálový vstup logického bloku je spojen s výstupem prvního optoelektronického oddělovacího členu. Výstup logického bloku je spojen se signálovým vstupem časovacího obvodu. Výstup časovacího obvodu je spojen s napětovým vstupem modulátoru. Signálový vstup modulátoru je spojen s výstupem astabilního multivibrátoru. Výstup modulátoru je spojen se signálovým vstupem prvního výkonového bloku a se signálovým vstupem druhého výkonového bloku.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že podstatně snižuje mechanické namáhání motoru i zátěže a výrazně omezuje proudový náraz v síti při rozběhu asynchronního motoru. Snižuje hodnotu rozběhového proudu pod hodnotu jmenovitého proudu. Umožňuje dimenzovat rozvody i jištění asynchronního motoru s kotvou nakrátko na jmenovitý proud. Zapojení je použitelné pro všechny druhy zátěže, pro kompresory, kalová čerpadla, ventilátory, výtahové motory. Je jednoduché, levné. Energeticky je málo náročné a pracuje s vysokou účinností. V době rozběhu šetří elektrickou energii.

Na připojeném výkresu je znázorněno v blokovém schéma zapojení pro měkký rozběh asynchronního motoru s kotvou nakrátko.

Jednotlivé bloky, obvody a členy zapojení je možno charakterizovat takto: Časovači obvod £ je integrátor vytvořený z operačního zesilovače s kapacitní zpětnou vazbou.

CS 273882 Bl

Slouží k řízení doby rozběhu. Astabilní multivibrátor 2 je generátor tvarových kmitů vytvořený z obvodů TTL nebo z operačního zesilovače v zapojení generátoru. Slouží k vytváře ní signálů pro modulátor 3. Modulátor 3 je klopný obvod typu D vytvořený u obvodů TTL nebo CMOS. Slouží k modulaci signálů z astabilního multivibrátoru. První výkonový blok 4, a druhý výkonový blok 5 je stejný. Každý z nich je vytvořen bu3 z výkonového tranzistoru MOS PET, nebo ze dvojice tranzistorů. Slouží k výkonovému spínáni přívodního napětí do asynchronního motoru. První optoelektronický oddělovací člen 2 a druhý optoelektronický člen 8 je stejný. Jsou to sériově vyráběné optoelektronické oddělovací členy a slouží i ke galvanickému oddělení sítového napětí od řídicích elektronických obvodů. Logický blok 2 je vytvořen z obvodů TTL nebo CMOS pro vytváření funkce logického součinu. Slouží k vytvoření signálu vyjadřujícího informaci o napětí obou fází proti střednímu vodiči. První napájecí svorka 01 středního vodiče je připojena ke střednímu vodiči rozvodné elektrické sítě. První fázová svorka 02 zapojení je spojena s prvním fázovým vodičem. Druhá fázová svorka 03 zapojení je připojena ke druhému fázovému vodiči elektrické rozvodné sítě. Nastavovací svorka 04 zapojení je připojena k zařízení pro dálkové nastaveni doby spouštění asynchronního motoru, které není ná výkrese znázorněno. První výstupní svorka 05 zapojení je spojena s první pájecí svorkou stejnosměrného asynchronního motoru s kotvou nakrátko, který není na výkrese znázorněn. Druhá výstupní svorka 06 zapojení je spojena se druhou napájecí svorkou motoru. Třetí fázová svorka, která není na výkrese znázorněna, je přímo spojena se střetí napájecí svorkou motoru. Svorka 01 středního vodiče je spojena s prvním napětovým vstupem 61 prvního optoelektronického oddělovacího Členu 6. a s prvním napětovým vstupem 71 druhého optoelektronického oddělovacího členu 2· První fázová svorka 02 zapojení je spojena se druhým.napětovým vstupem 62 prvního optoelektronického oddělovacího členu 6 a s napětovým vstupem 42 prvního výkonového bloku _4· Druhá fázová svorka 03 zapojení je spojena se druhým napětovým vstupem 72 druhého optoelektronického oddělovacího členu 7_ a s napětovým vstupem 52 druhého výkonového bloku 4. Výstup 43 prvního výkonového bloku 4. je spojen s první výstupní svorkou 05 zapojení. Výstup 53 druhého výkonového bloku 5. je spojen se druhou výstupní svorkou 06 zapojení. Nastavovací svorka 04 zapojení je spojena s nastavovacím vstupem 12 časovaciho obvodu 2· Výstup 63 prvního optoelektronického oddělovacího členu 2 j^e spojen s prvním signálovým vstupem 81 logického bloku 2· Výstup 73 druhého optoelektronického oddělovacího členu 2 3^e spojen se druhým signálovým vstupem 82 logického bloku 2· Výstup 83 logického bloku 2 3^e spojen se signálovým vstupem 11 časovaciho obvodu 2- Výstup 13 časovaciho obvodu 2 3^e spojen s napětovým vstupem 32 modulátoru 2· Signálový vstup 31 modulátoru 3 je spojen s výstupem 22 astabilního multivibrátoru 2. Výstup 33 modulátoru 2 3^e spojen se signálovým vstupem 41 prvniho výkonového bloku 4 a se signálovým vstupem 51 druhého výkonového bloku 2· Nastavovací svorka 04 zapojeni je spojena s nastavovacím vstupem 12 časovaciho obvodu 2·

Zapojení pracuje takto: V klidovém stavu je na první fázové svorce 02 zapojení a na druhé fázové svorce 03 zapojení proti svorce 01 středního vodiče nulové napětí. Nulové napětí je i mezi prvním napětovým vstupem J51 prvního optoelektronického oddělovacího členu 2 ^a mezi jeho druhým napětovým vstupem 62. Nulové napětí je i mezi prvním napětovým vstupem 71 druhého optoelektronického oddělovacího členu 2 ^a jeho druhým napětovým vstupem 72. Na výstupu 63 prvního optoelektronického oddělovacího členu 6 i na výstupu 72 druhého optoelektronického oddělovacího členu 2 je signál úrovně log. O. Signál úrovně log. O je na obou vstupech 22, 82 logického bloku 2» na jeho výstupu 21/ na signálovém vstupu 11 časovaciho obvodu 2/ na výstupu 13 časovaciho obvodu 2 ^a na napětovém vstupu 32 modulátoru 2· Astabilní multivibrátor 2 pracuje nepřetržitě a signál z jeho výstupu 21 přechází na signálový vstup 31 modulátoru 3, V klidovém stavu je první výkonový blok 2 i druhý výkonový blok 2 ^v rozpojeném stavu. Obě výstupní svorky 05 a 06 zapojení jsou bez napětí a asynchronní motor je v klidu. Před uvedením zapojení v činnost se nejprve nastaví požadovaná doba rozběhu. Nastavení požadované doby rozběhu se provádí bud ručně v časovacím obvodu 2/ nebo se nastavuje, dálkovým ovládáním signálem, který přichází na

CS 273882 Bl nastavovací vstup 12 časovacího obvodu £. Zapojení se uvádí do chodu sepnutím stykače, který není na výkrese znázorněn. Po sepnutí stykače je na svorce 01 středního vodiče nulové napětí, Na první fázové svorce 02 zapojení je napětí první fáze. Na druhé fázové svorce 03 zapojení je napčtí druhé fáze. Napětový spád je mezi prvním napětovým vstupem 61 prvního optoelektronického oddělovacího členu 6 a jeho druhým napěíovým vstupem 62. Napětový spád je i mezi prvním napěíovým vstupem 71 druhého optoelektronického oddělovacího členu 7 a jeho druhým napěíovým vstupem 72. Tí¹” ^se změní úroveň signálu na výstupu 63 prvního optoelektronického oddělovacího členu £ z původní úrovně log.O na novou úroveň log.l. Stejně se změní úroveň signálu na výstupu 73 druhého optoelektronického oddělovacího členu 7 z původní úrovně log.O na novou úroveň log.l. Signál úrovně log.l je na obou signálových vstupech 81 a 82 logického bloku £ i na jeho výstupu 83, odkud přechází na signálový vstup 11 časovacího obvodu £. Na výstupu 13 časovacího obvodu £ se objeví nízké napětí. Časovači obvod £ začíná integrovat a napětí na jeho výstupu 13 se neustále lineárně zvyšuje. Směrnice přímky, odpovídající lineárnímu průběhu zvyšování napětí, se nastavuje bud ruční, nebo dálkovou předvolbou v časovacím obvodu £. Lineárně se zvyšující napětí na výstupu 13 časovacího obvodu.£ přechází na napětový vstup 32 modulátoru £.

Tím vzniká na výstupu 33 modulátoru £ napětový impuls, jehož délka je úměrná velikosti napětí na napětovém vstupu 32 modulátoru £. Délka napětových impulsů na napětovém výstupu 33 modulátoru £ se neustále zvyšuje od okamžiku sepnutí stykače do okamžiku uplynutí nastavené doby rozběhu motoru. Doba rozběhu motoru se volí podle druhu zátěže v rozmezí od 15 do 20 s. Impulsy z výstupu 33 modulátoru £ přicházejí na signálový vstup 41 prvního výkonového bloku a na signálový vstup 51 druhého výkonového bloku £. Když je na signálovém vstupu 41 prvního výkonového bloku £ signál, první výkonový blok £ sepne. Stejně tak sepne druhý výkonový blok £, jestliže je na jeho - signálovém vstupu 51 signál. Když sepne prvni výkonový blok £, přichází napětí první fáze z první fázové svorky 02 zapojení na první výstupní svorku 05 zapojení a odtud na první napájecí svorku motoru. Podobně přes sepnutý druhý výkonový blok £ přichází napětí druhé fáze ze druhé fázové svorky 03 zapojení na druhou výstupní svorku 05 zapojení a odtud na druhou napájecí svorku elektromotoru. Tak na svorky asynchronního elektromotoru přicházejí po sepnutí stykače nejprve krátké pulsy, které vyvolávají na svorkách napětí menší, než je napětí jmenovité. Se vzrůstajícím napětím na výstupu 13 časovacího obvodu £ se tyto pulsy prodlužují, prodleva mezi nimi se zkracuje a po uplynutí nastavené doby rozběhu motoru je na jeho napájecích svorkách plné sítové napětí. Asynchronní motor se tak rozbíhá $ minimálními otáčkami. Se zvyšující se délkou impulsů se plynule zvětšují i otáčky motoru, aniž by docházelo ke zvýšenému odběru proudu nad jmenovitou hodnotu.

Vynález se využije u asynchronních motorů s kotvou nakrátko pro všechny druhy pohonů.

Claims (2)

1. Zapojení pro měkký rozběh asynchronního motoru s kotvou nakrátko, u kterého jsou fázové svorky zapojení spojeny přes přiřazené výkonové bloky s výstupními.svorkami zapojení, vyznačující se tím,, že první fázová svorka (02) zapojení je spojena se druhým napětovým vstupem (62) prvního optoelektronického oddělovacího členu (6)', jehož první napětový vstup (61) je spojen se.svorkou (01) středního vodiče a s prvním napětovým vstupem (71) druhého optoelektronického oddělovacího členu (7), jehož druhý napětový vstup (72) je spojen se druhou fázovou svorkou (03) zapojeni a výstup (73) druhého optoelektronického členu (7) je spojen se druhým signálovým vstupem (82) logického bloku (8), jehož první signálový vstup (81) je spojen s výstupem (63) prvního optoelektronického oddělovacího členu (6) a výstup (83) logického bloku (8) je spojen se signálovým vstupem (11) časovacího obvodu (1), jehož výstup (13) je spojen s napětovým vstupem (32) modulátoru (3), jehož signálový vstup (31) \je spojen s výstupem (21) astabilního multivibrátoru (2) V ' ^: ' 7 ' '

- ^: '- ' , V- ... ' , ^; i 7 (*CS 273882 Bl a výstup (33) modulátoru (3) je spojen se signálovým vstupem (41) prvniho výkonového bio ku (4) a se signálovým vstupem (51) druhého výkonového bloku (5).

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že nastavovací vstup (12) časovačiho obvodu (1) je spojen s nastavovací svorkou (04) zapojení.

1 výkres