FI85635C - Statisk vaexelkopplingsanordning foer drivning/bromsning foer ett hastighetsreglersystem, som omfattar asynkronmotorer, som matas med en vaexelriktare. - Google Patents

Description

85635

Staattinen veto/jarrutus vaihtokytkentälaite nopeussäätöjär-jestelmälle, johon kuuluu asynkronimoottoreita, joita syötetään vaihtosuuntaajalla - Statisk växelkopplingsanordning för drivning/bromsning för ett hastighetsreglersystem, som omfattar asynkronmotorer, som mätäs med en växelriktare Tämän keksinnön kohteeena on nopea vaihtokytkentäpiiri kahden käyttötilan väliseen kytkemiseen, eli veto ja jarrutus, nopeussäätöiselle järjestelmälle, johon kuuluu asynkronimoottoreita, joita syötetään vaihtosuuntaajalla.

Esimerkiksi tapauksessa, missä moottorikäyttö on liitetty tasavirtaverkkoon, nopeussäätöinen järjestelmä (kuva 1) käsittää hakkurin H, mikä antaa ohjaustasovirran tasavirtana I3 ja syöttää yhtä tai useampaa asynkronimoottoria MAS vaihtosuuntaajan ON välityksellä.

Vaihto vetotoiminasta jarrutustoimintaan ja päinvastoin tapahtuu yhdistelmällä, mikä koostuu pääasiassa ja tunnetulla tavalla diodeista DRL ja DFR sekä sähkökytkimellä CT. Tämä kytkin on kiinni, kun on kysymyksessä veto ja auki, kun on kysymyksessä jarrutus.

Kytkimen toiminta-aika on tunnetusti melko pitkä, sekunnin kymmenesosien luokkaa, mutta vaihdon nopeus on erikoisen tär-keä vaihtosuuntaajilla syötettyjen nopeussäätöisten asynkro-nimoottoreiden tapauksessa.

Yhtäältä tämä nopeus antaa mahdollisuuden hyvään synkronis-miin vaihtohetken syntymisen sekä vaihtosuuntaajan ohjauksen välillä. Toisaalta, tällaisessa järjestelmässä, siirryttäessä vetotoiminnasta jarrutustoimintaan, on vältettävä virta-\. lähteestä vaihtosuuntaajaan syötetyn ohjausvirran häviä- : **· mistä arvosta, mikä sillä oli vetotilanteen aikana, jotta seuraavat toiminnalle oleelliset ehdot täytettäisiin: 2 85635 -säilyttää riittävä magneettivuo asynkronimoottorissa jarru-tustilan syntymisen varmistamiseksi, - taata vaihtosuuntaajan tyydyttävä toiminta, sillä sen kat-kaisukyky on sidottu ohjausvirran 1^ voimakkuuteen.

Kytkimen CT (kuva l) avautumisen hitauden ja epätarkkuuden korjaamiseksi on tarpeellista lisätä lisävirtapiiri, mikä koostuu tyristorista Tc ja vastuksesta Rc. Tämä piiri on kytketty niiden kahden johtimen välille, joissa kulkee ohjaus-tasavirta I^, sekä vaihtosuuntaajan ON ja kytkimen Ct välille. Se alkaa toimia lähtien siitä hetkestä, jolloin tapahtuu vaihto vedosta jarrutukseen tai päinvastoin, ohjausvirran säilyttämiseksi.

Tämän keksinnön tarkoituksena on korvata kytkimen CT, tyristorin TC, sekä vastuksen RC muodostama järjestelmä staattisella nopean vaihdon antavalla järjestelmällä.

Tämän keksinnön kohteena on staattinen veto/jarrutus vaihto-kytkentälaite nopeussäätöjärjestelmälle, johon kuuluu asynk-ronimoottoreita, joita syötetään sellaisella vaihtosuuntaa-' * jalla, jossa käytetään välitasavirtalähdettä ja joka käsit tää ensimmäisessä johtimessa hakkurin, joka hakkuri käsittää päätyristorin ja sen kanssa vastarinnan olevan diodin, pääty ristorin kanssa rinnan kytketyn sammutuspiirin, joka käsittää vastarinnan kytketyllä diodilla varustetun sammutus-tyristorin, kondensaattorin ja induktanssin, vaihtokytkentä-laitteen käsittäessä toisessa tasavirtalähteen johtimessa kytkentätyristorin, jonka virran tulopuolen suuntainen napa (virran suunta johtimessa) on kytketty ensimmäisen diodin välityksellä hakkurin virran tulopuolen suuntaiseen napaan, virran lähtöpuolen suuntaisen navan ollessa kytketty toisen diodin välityksellä hakkurin virran lähtöpuolen suuntaiseen napaan. Keksinnölle on tunnusomaista, että virran tulosuun-nassa hakkurin suhteen sijaitseva ohjaustyristori on kytket- 3 85635 ty sarjaan hakkurin kanssa, että toinen induktanssi sarjassa toisen diodin kanssa yhdistää kytkentätyristorin virran läh-töpuolen suuntaisen navan hakkurin virran lähtöpuoleiseen pisteeseen, ja että toinen sammutustyristori on kytketty toisaalta ohjaustyristorin ja päätyristorin väliseen kytkentäpisteeseen ja toisaalta kytkentätyristorin virran tulo-suuntaiseen napaan syöttääkseen kondensaattorin jännitteen kytkentätyristorin napoihin varmistaakseen kytkentätyristorin sammumisen, kun hakkuri on päättänyt johtotilansa.

Keksinnön muiden ominaisuuksien mukaan - lisätyristorista ja kolmannesta induktanssista muodostuva sarjapiiri on kytketty toisesta diodista ja toisesta induktanssista muodostuvan piirin rinnalle, - kolmas induktanssi on ainakin osittain kytketty sarjaan tehonsyöttöjohtimessa olevan kytkentätyristorin kanssa.

Esimerkkimlelessä ja selostuksen helpottamiseksi on esitetty oheiset piirustukset:

Kuva 1 Yksinkertaistettu symbolinen kaavio tunnetun tyyppisellä kytkimellä varustetusta laitteesta vaihto, ‘ · veto-jarrutus, varten.

Kuva 2 Sähköinen kaavio keksinnön mukaisesta laitteesta vaihtoa, veto-jarrutus, varten käyttäen tyristoria staattista vaihtoa varten.

.···. Kuva 3 Keksinnön mukaisen vaihtolaitteen oleellisten ele- menttien yksityiskohtaisempi kaavio.

Kuva 4 Jännitteen ja virran eri arvojen esitys kuvan 3 - esittämän piirin eri pisteissä.

4 85635

Kuva 5 Sähköinen kaavio eräästä toteutusmuunnelmasta keksinnön mukaiselle vaihtolaitteelle vastaten kuvaa 3, mutta käsittäen lisätyristorin ja -induktanssin.

Kuva 6 Sähköinen kaavio eräästä toteutusmuunnelmasta kuvan 5 mukaiselle vaihtolaitteelle, missä lisäinduktanssi on jaettu kahteen osaan.

Kuva 7 Jännitteen ja virran eri arvojen esitys kuvan 5 esittämän piirin eri pisteissä.

Kuvasta 1 nähdään, että tasasähköverkosta saadaan laitteeseen jännite ue. Piiri käsittää päähakkurin H, joka syöttää oh-jaustasavirran 1^ tasoitusinduktanssin kautta vaihtosuuntaajalle ON, joka syöttää yhtä tai useampaa asynkronimootto-ria MAS. Negatiivisessa johtimessa olevan kytkimen CT molemmat navat on liitetty positiiviseen johtimeen siten, että: sen vaihtosuuntaajan puoleinen napa on liitetty hakkurin H tulonapaan diodin DFR kautta; kun sen tehonsyötön puoleinen napa on kytketty hakkurin H vaihtosuuntaajan puoleiseen napaan diodin DRL kautta. Kytkimen CT vaihtosuuntaajan puoleinen napa on lisäksi liitetty positiiviseen johtimeen hakkurin vaihtosuuntaajan puoleiseen napaan sarjaan kytkettyjen vastuksen Rc ja tyristorin Te välityksellä.

Kuvassa 2, joka on ensimmäinen keksinnön mukainen piiri, diodit DLR ja DFR ovat säilyttäneet paikkansa ja tehtävänsä, mikä oli virran palautus verkkoon jarrutusvaiheen aikana, jolloin kytkin CT on auki. Kytkin CT kuviossa 1 on nyt korvattu tyristorilla TR, ja tähän on lisätty sammutustyristori TEX, minkä tehtävä on suorittaa hakkurin H sammutuspiirin yhdistäminen tyristoriin TR tämän sammuttamiseksi kytkettäessä .- vedosta jarrutukseen. Näin vältetään tyristoria TR varten erikoisesti tarvittava sammutuspiiri.

Kuvassa 3 on yksityiskohtaisempi esimerkki kuvion 2 toteu-• tuksesta. Tässä kuvassa hakkuri H muodostuu ohjaustyristo- 5 85635 rista T3 sarjassa päätyristorin Tj kanssa, jonka kanssa on rinnan vastasuuntaisena diodi Dj, ja vastasuuntaan kytketystä tyristorista T2, jolla on oma vastasuuntainen rinnakkais-diodi D2. Vastakkaissuuntaisen parin tasasähkösyötön puoleiset päät on kytketty keskenään kondensaattorilla C, kun taas niiden vaihtosuuntaajan puoleiset positiiviseen johtimeen sarjassa olevien induktanssien Lj ja L2 välityksellä. Induktanssit ja kondensaattori muodostavat osan hakkurin H värähtelyn sammuttavasta piiristä. Tyristori TEX on liitetty tyristorin TR anodin sekä tyristorin Tj anodin ja tyristorin T3 katodin yhteisen pisteen välille.

Laitteen toiminta vaihdettaessa vedosta jarrutukseen on seu-raava:

Hakkurin H ollessa suljettu, virta kulkee elementtien TR, DRL, L2 ja L^ kautta ja piiri sulkeutuu vaihtosuuntajan ON sekä moottorin MAS kahden vaiheen kautta.

Tyristorin T3 ollessa suljettuna tyristorit Tj ja T2 sytytetään. Jännite kondensaattorin C navoissa (joka on polarisoi-: tu esitetyn suuntaisesti, eli positiivinen napa (+) on kyt ketty Rj:n anodiin) vaihtaa napaisuuttaan sinimuotoisen vä-: · rähtelyn puoli jakson kuluttua. Diodit Dj ja D2 johtavat ja tyristorit Tj ja T2 sammuvat. Tällä samalla hetkellä on sytyttävä tyristori TEX, mikä synnyttää sinimuotoisen virran kulkemaan elementtien L2, DLR, TR, TEX, C ja D2 muodostavassa piirissä diodin DRL ja tyristorin TR normaalia johtosuun-taa vastakkaiseen suuntaan. Virta näissä kahdessa elementissä häviää kuitenkin nopeasti kun taas ohjausvirta kulkee ... elementtien TEX, C, D2, Lj ja L^ läpi.

*·' * Tänä aikana, ja heti kun diodit Dj ja D2 ovat johtavia, vir- ta kondensaattorissa C vaihtaa suuntaa, koska sen kautta kul-:***; kee sinimuotoinen piirin C, D2, Lj, Dj virta yhtäältä ja pii- rin C, D2, l2, DRL, TR, TEX alunperin sinimuotoinen virta, ;**. sen jälkeen toisaalta ohjausvirta 1^ kun DRL ja TR sammuvat.

6 85635 Jännitteellä kondensaattorin C navoissa on jälleen alkuperäinen merkitty napaisuus ja kun kondensaattorin jännite saavuttaa verkkojännitteen Ue arvon, diodi DFR tulee johtavaksi ja johtaa lopulta virran 1^ kokonaisuudessa samalla kun tyristorin TEX kautta kulkeva virta pienenee arvoon nolla. Lopulta koko virta 1^ kulkee piirissä DFR, tasavirtaverkko, DRL, 1>2, , vaihtosuuntaaja, moottori.

Kuva 4 esittää kaavion 3 mukaisen piirin sähköisten pääsuu-reiden muutoksia.

Edellä olevan selotuksen mukaan tyristori TEX sytytetään juuri sillä hetkellä, jolloin kondensaattorin C jännite saavuttaa suurimman käänteisen arvonsa. On kuitenkin edullisempaa sytyttää tyristori TEX ennen tätä hetkeä, mikä seikka pidentää tyristorin TR lepoaikaa. Tällainen tyristorin TEX sytytyksen "aikaistaminen" sallii siten käyttää hyväksi tyristorin TR sammuttamisessa osaa induktanssin reaktiivisesta energiasta, jonka se on saanut suunnanmuutoksen alkuvaiheessa.

Kuten kuvasta 4 voi todeta, vaihtoaika vedosta jarrutukseen on lyhyt, sillä se on selvästi vaihtopiirin yhden jakson ajan T = 2 π /“L^C1 pituinen, johon on lisättävä aika, joka saattaa olla tarpeen hakkurin sammuttamiseen, joka oletettiin olleen sammutettu jo edellä olevan selostuksen alussa. Kokonaisajan ei pitäisi ylittää millisekuntia.

Virtapiirien tällaisen tilanmuutoksen nopeus antaa mahdollisuuden siirtyä viivytyksettä jarrutustilaan, mikä tekee mahdolliseksi järjestelmän mukaisen laitteiston täydellisen ohjaamisen siten kuin on kerrottu aikaisemmin.

Kuvassa 5 on annettu toinen esimerkki toteutuksesta soveltuen erikoisesti tapaukseen, missä hitaamman tyristorin TR ja nopeamman diodin DRL pidättämät varaukset ovat liian erisuu- *' ruiset.

• * 7 85635

Haara, jonka muodostavat lisätyristori TS sekä induktanssi L3 on kytketty rinnan haaran kanssa, minkä muodostavat induktanssi L2 sekä diodi DRL. Sarjaan kytkettyjen elementtien TS ja L3 paikat haarassa ovat tietenkin keskenään vaihdettavissa.

Kuva 6 esittää erään toteutusmuunnelman, jossa lisäinduktans-si L'3 on kytketty sarjaan negatiivisessa johtimessa induktanssin L3 ja tyristorin DRL välille. Induktanssia L'3 voidaan käyttää induktanssin L3 kanssa tai ilman sitä.

Toiminta tyristorin TS lisäyksen jälkeen ei ole pohjimmiltaan aikaisemmin selostetusta eroava. Ainoa huomioon otettava seikka on tyristorien TS ja TEX samanaikainen sytyttäminen.

Jännitteiden ja virtojen käyrämuodot ovat samat kuin kuvan 3 esittämän kaavion tapauksessa, poiketen vain siinä, että virta diodin DRL ja induktanssin L2 kautta ei häviä kokonaan tyristorien TEX ja TS sytytyksen jälkeen, vaan virta (kuva 7), joka on pienempi kuin 1^, jatkaa kulkua silmukassa DRL, 2r TS, L3 ja /tai L13.

Kun kytkentä kondensaattorin C jännitteessä muuttuu jälleen positiiviseksi ja saavuttaa verkkojännitteen arvon ue, virta I3, joka kulki tyristorin TEX kautta, kasvaa nyt progressiivisesti, kunnes se kulkee kokonaan diodin DFR kautta. Samalla virta, joka kulkee diodin DRL kautta kasvaa arvosta 1^ arvoon Id, kun taas virta TS:n kautta pienenee arvosta 1^ nollaan (kuva 7).

Päinvastaisen vaihdon aikana, kun siirrytään jarrutuksesta • ’ * vetoon, kytkimen TC korvaaminen tyristorilla TR on samoin :*·.. erittäin edullista nopeuden kannalta. Tämän tyristorin syty- tys samanaikaisesti hakkurin H tyristoreiden Tj ja T3 kanssa aiheuttaa välittömästi diodin DFR sammumisen ja siitä seura- fr · • fr