PL179480B1 - Sposób i urzadzenie do sterowania silników synchronicznych PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób sterowania silników synchroni- cznych o wspólnym zasilaniu, z których kaz- dy jest stosowany do przesuwania elementu miedzy dwoma polozeniami koncowymi i które maja przylacze dla biegu w przód, przylacze dla biegu wstecznego i przylacze neutralne, znamienny tym, ze odpowiednie polaczenie miedzy uzywanym przylaczem (Y1 albo Y2) i zródlem zasilania za pomoca wylacznika krancowego (S1 albo S2), który reaguje gdy element osiagnie polozenie kon- cowe, przerywa sie, a polaczenie miedzy nie uzywanym przylaczem (Y2 albo Y1) a zródlem zasilania podczas nie uzywania przerywa sie przynajmniej wtedy, gdy prze- rwane zostanie pierwsze polaczenie. FIG 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do sterowania silników synchronicznych, zwłaszcza silników o wspólnym zasilaniu energią.

W elektromagnetycznych elementach uruchamiających z silnikiem synchronicznym, zwłaszcza używanych do otwierania i zamykania wentyli lub innych elementów nastawnych, stosuje się często silnik synchroniczny z przyłączem dla biegu w przód, przyłączem dla biegu wstecznego i przyłączem neutralnym (wspólnym). Dla biegu w przód silnika synchronicznego, łączy się z urządzeniem sterującym albo umieszczonym na nim źródłem zasilania przyłącze dla biegu w przód i przyłącze neutralne, a dla biegu wstecznego przyłącze dla biegu wstecznego i przyłącze neutralne. Jeśli do wyjścia urządzenia sterującego przyłączy się odpowiedni element uruchamiający lub odpowiedni silnik synchroniczny, między wyjściami urządzenia sterującego i przyłączami dla biegu w przód albo wstecz, można bez dalszych nakładów zastosować także wyłącznik krańcowy, który przy osiągnięciu położenia końcowego elementu uruchamiającego, np. położenia otwarcia lub zamknięcia wentyla, odłącza odpowiednie zasilanie dla silnika synchronicznego.

179 480

Jeśli do jednego wyjścia urządzenia sterującego jest przyłączonych równolegle więcej odpowiednich elementów uruchamiających albo silników synchronicznych, powstają zakłócenia działania, o ile wszystkie wyłączniki krańcowe nie wyłączą dokładnie w tej samej chwili zasilania silników synchronicznych. Ponieważ wskutek przedwczesnego przerwania tylko jedbego z używanych wyłączników krańcowych zakłócona zostaje symetria układu i przez to przesunięcie fazowe w uzwojeniach wszystkich silników synchronicznych, wszystkie podłączone równolegle silniki synchroniczne przechodzą w stan drgań i wskutek tego zatrzymują się. Pozostałe włączone równolegle elementy uruchamiające nie osiągają przy tym swoich położeń końcowych. W istniejących rozwiązaniach nie stosuje się więc wyłączników krańcowych dla znanych podłączanych równolegle elementów uruchamiających.

Mimo to jest pożądane, aby elementy uruchamiające albo silniki synchroniczne można było podłączać równolegle, ponieważ można dzięki temu zmniejszyć liczbę wymaganych wyjść w urządzeniach sterujących i obniżyć koszty. Stosowane rozwiązanie polega na tym, że w miejscu wyłączników krańcowych stosuje się sprzęgła elektromagnetyczne w skrzyni przekładniowej, a wszystkie podłączone równolegle silniki utrzymuje się w ruchu tak długo, jak przesyłany jest odpowiedni sygnał z urządzenia sterującego. Znane jest również wyłączanie sygnału z urządzenia sterującego z opóźnieniem dopiero wtedy, gdy można przyjąć, że wszystkie elementy uruchamiające osiągnęły swoje położenie końcowe. Rozwiązania te mają jednak tę wadę, że silniki synchroniczne pracują jeszcze po uzyskaniu położenia końcowego. Z powodu zastosowania sprzęgła elektromagnetycznego znacznie zwiększa się zużycie silników synchronicznych i przekładni, co zmniejsza ich trwałość. Ponadto zwiększa się nieco zużycie prądu, a hałas wytworzony przez silniki synchroniczne i sprzęgło elektromagnetyczne ma szkodliwe działanie.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do sterowania wieloma silnikami synchronicznymi o wspólnym zasilaniu energią, które nie wykazują wymienionych wad.

Sposób według wynalazku dotyczy sterowania silników synchronicznych o wspólnym zasilaniu, z których każdy jest stosowany do przesuwania elementu między dwoma położeniami końcowymi i które mają przyłącze dla biegu w przód, przyłącze dla biegu wstecznego i przyłącze neutralne. Sposób tego rodzaju charakteryzuje się tym, że przerywa się odpowiednie połączenie między używanym przyłączem i źródłem zasilania za pomocą wyłącznika krańcowego, który reaguje gdy element osiągnie położenie końcowe, a połączenie między nie używanym przyłączem a źródłem zasilania podczas nieużywania przerywa się przynajmniej wtedy, gdy przerwane zostanie pierwsze połączenie.

W czasie nieużywania przerywa się odpowiednie połączenie między nie używanym przyłączem a źródłem zasilania.

Urządzenie według wynalazku stosowane jest do sterowania silników synchronicznych o wspólnym zasilaniu, z przynajmniej jednym silnikiem synchronicznym, który ma przyłącze dla biegu w przód, przyłącze dla biegu wstecznego oraz przyłącze neutralne. Urządzenie tego rodzaju charakteryzuje się tym, że przed przyłączem dla biegu w przód i przyłączem dla biegu wstecznego przyłączony jest element wyłącznikowy z wejściem sterującym, które jest połączone z każdym układem sterującym zawierającym wyłącznik krańcowy.

Układ sterujący zawiera element wykrywający wytwarzający wyjściowe napięcie sterujące dokładnie wtedy, gdy pomiędzy przyłącze dla biegu w przód, albo przyłącze dla biegu wstecznego, a przyłącze neutralne, przyłożone jest napięcie. Korzystnym jest, gdy każdy element wykrywający jest połączony poprzez wyłącznik krańcowy z wejściem sterującym elementu wyłącznikowego. Element wykrywający zawiera korzystnie kondensator sterujący połączony szeregowo z diodą i jest włączony między przyłączem neutralnym i przyłączem dla biegu w przód, albo przyłączem dla biegu wstecznego. Element wyłącznikowy jest korzystnie triodowym wyłącznikiem prądu zmiennego.

W rozwiązaniu według wynalazku stosuje się po jednym elemencie wyłącznikowym z wejściem sterującym i układ sterujący zawierający 'wyłącznik krańcowy, który jest podłączony przed odpowiednimi przyłączami silnika synchronicznego dla biegu w przód i wstecz.

179 480

Zapobiega się dzięki temu przepływowi prądu albo prądów wyrównawczych przez odpowiednie nie używane przyłącza układu równoległego wielu silników synchronicznych, zwłaszcza przy reakcji wyłącznika krańcowego.

Zalety wynalazku polegają na tym, że elektromagnetyczne elementy uruchamiające z silnikiem synchronicznym, przyłączem dla biegu w przód, przyłączem dla biegu wstecznego i przyłączem neutralnym, są łączone równolegle poprzez wyłącznik krańcowy, bez występowania zakłóceń w działaniu przy reakcji wyłącznika krańcowego. Zmniejsza się zużycie silników synchronicznych i przekładni, przez co wydłuża się ich trwałość. Ogranicza się zużycie prądu i hałas.

Rozwiązanie według wynalazku zostanie bliżej wyjaśnione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia silniki synchroniczne połączone równolegle z wyłącznikami krańcowymi, dla uwidocznienia zasady wynalazku, a fig. 2 przedstawia urządzenie do sterowania, dla równoległego układu wielu silników synchronicznych o wspólnym zasilaniu energią.

Na figurze 1 uwidoczniono schemat układu trzech elektromagnetycznych elementów uruchamiających połączonych równolegle, z których każdy ma silnik synchroniczny 1, przyłącze Y1 dla biegu w przód, przyłącze Y2 dla biegu wstecznego oraz przyłącze neutralne G. Przyłącze Y1 dla biegu w przód jest połączone poprzez odpowiedni wyłącznik krańcowy S1 z końcem A pierwszego uzwojenia L1 silnika synchronicznego 1. Przyłącze Y2 dla biegu wstecznego jest połączone poprzez odpowiedni wyłącznik krańcowy S2 z końcem B drugiego uzwojenia L2 silnika synchronicznego 1. Pozostałe końce uzwojeń L1 i L2 są połączone z przyłączem neutralnym G. Między końcami A pierwszego uzwojenia L1 a końcami B drugiego uzwojenia L2 podłączone są kondensatory C.

W zwykłym działaniu, tutaj np. dla biegu w przód, między przyłącze Y1 dla biegu przedniego a przyłącze neutralne G przykłada się napięcie zmienne 24 V. Dla biegu w przód zamyka się następnie wszystkie trzy wyłączniki krańcowe S1. Napięcie zmienne jest przyłożone bezpośrednio do pierwszych uzwojeń L1. Uzwojenia L2 są poprzez kondensatory C również podłączone do napięcia zmiennego. Indukcyjność uzwojeń L2 i kondensatory C są tak dobrane, że przesunięcie fazowe pomiędzy prądem a napięciem na końcu B uzwojenia L2 osiąga wartość 90°, przy czym w praktyce dopuszczona jest tolerancja +/- 30%. Z powodu symetrycznego przebiegu potencjału pomiędzy L2 i C, kiedy to wszystkie końce B uzwojeń L2 są połączone poprzez nie używane przyłącze Y2, układ pozostaje stabilny, o ile nie otworzy się żaden wyłącznik krańcowy S1.

Jeśli jednak jeden ze sterowanych w ten sposób wentyli, lub innych elementów nastawnych, osiągnie położenie końcowe, otworzy się odpowiedni wyłącznik krańcowy S1. Zakłada się, że staje się tak na górnym z przedstawionych silników synchronicznych 1 (fig. 1). Przy otwarciu wyłącznika krańcowego 1 wspomniane związki symetryczne zostaną zakłócone. Pomiędzy przyłączami Y1 i G leżą jeszcze dwa uzwojenia L1 pozostałych dwóch silników synchronicznych 1. Między przyłączami Y2 i G leżą już nie tylko trzy uzwojenia L2 wszystkich trzech silników synchronicznych 1, ale także połączone szeregowo uzwojenie L1 i kondensator C górnego silnika synchronicznego 1. Wszystkie silniki synchroniczne 1 zaczynają wibrować i zatrzymują się, ponieważ warunek położenia fazowego prądu i napięcia na końcach B uzwojeń L2 nie jest już spełniony. Z powyższych przyczyn nie jest możliwe zwykłe połączenie równoległe urządzeń uruchamiających z silnikami synchronicznymi poprzez wyłącznik krańcowy, jak pokazuje fig. 1.

Na figurze 2 przedstawiono urządzenie według wynalazku, do równoległego łączenia wielu silników synchronicznych o wspólnym zasilaniu. Każdy silnik synchroniczny 1 ma przyłącze Y1 dla biegu w przód, przyłącze Y2 dla biegu wstecznego i przyłącze neutralne G. Urządzenie sterujące 3 przykłada napięcie zmienne ze źródła zasilania albo do przyłączy Y1 i G, jeśli silnik synchroniczny jest napędzany do przodu, albo do przyłączy Y2 i G, jeśli silnik synchroniczny 1 jest napędzany do tyłu. Można połączyć równolegle kolejne silniki synchroniczne tego samego typu (pokazują to strzałki). Przed przyłączem Y1 dla biegu przedniego

179 480 i przyłączem Y2 dla Piegu wstecznego podłącza się po jednym elemencie wyłączającym z przyłączem sterującym, przy czym każde przyłącze sterujące jest połączone z układem sterującym 2 zawierającym odpowiedni wyłącznik krańcowy Sl alPo S2. inaczej niż w układzie według fig. 1, wyłączniki krańcowe Sl i S2 nie są tu jednak zastosowane Pezpośrednio w oPwodzie prądowym silników. Element wyłączający jest triodowym wyłącznikiem prądu zmiennego TRIAC 4. Oczywiście w celu osiągnięcia funkcji wyłączania, można zastosować także inne elementy wyłączające, np. przekaźnik.

Układ sterujący 2 zostanie oPjaśniony dla używanego w przedstawionym na fig. 2 przykładzie przyłącza Y1 dla Piegu w przód, ale oPjaśnienia dotyczą także odpowiedniego układu sterującego 2 nie używanego przyłącza Y2. Przyłącze sterujące triodowego wyłącznika prądu zmiennego 4 jest połączone poprzez rezystor 5 ze stykiem otwierającym wyłącznika krańcowego Sl. Przyłącze Y1 dla Piegu w przód jest połączone ponadto poprzez kondensator sterujący 6 i diodę 7 z przyłączem neutralnym G w taki spoaóP, że strona zaporowa diody 7 jest połączona z kondensatorem sterującym 6 i jednocześnie ze stykiem otwierającym wyłącznika krańcowego S1.

Układ sterujący 2 działa następująco: triodowy wyłącznik prądu zmiennego 4 jest sterowany przez diodę 7, kondensator sterujący 6 i rezystor 5. Triodowy wyłącznik prądu zmiennego 4 jest przy tym włączany tylko wtedy, gdy kondensator sterujący 6 jest naładowany. Jest tak w przypadku, gdy pomiędzy przyłączami Y1 i G przyłożone jest napięcie zmienne ze źródła zasilania. Kondensator sterujący 6 i dioda 7 działają przy tym jako element wykrywający. Kondensator sterujący 6 jest ładowany poprzez diodę 7 do wartości maksymalnej napięcia zmiennego. Napięcie na kondensatorze sterującym 6 wytwarza następnie poprzez rezystor 5 prąd, który aktywuje triodowy wyłącznik prądu zmiennego przez jego przyłącze Pramkowe. Rezystor 5 służy do ograniczania prądu do aktywacji diodowego wyłącznika prądu zmiennego. Zwykłe triodowe wyłączniki prądu zmiennego, np. TRIAC, wymagają prądu sterującego od około 5 do 10 mA. Jeśli pomiędzy przyłączami Y1 oraz G nie ma napięcia zmiennego, kondensator sterujący 6 rozładowuje się i triodowy wyłącznik prądu zmiennego zostaje ponownie wyłączony. Jeśli otworzy się wyłącznik krańcowy S1, wyłącza się również silnik synchroniczny 1. Przedstawiony układ sterujący 2 nie wymaga oddzielnego zasilania, tak więc zużycie prądu układu sterującego dla każdego przyłącza nie używanego jest równe zeru.

Za pomocą przedstawionego układu uzyskuje się więc przerwanie połączenia między używanym przyłączem Y1 i źródłem zasilania, za pomocą wyłącznika krańcowego S1, który reaguje, gdy element nastawny osiągnie położenie końcowe. Uzyskuje się także przerwanie połączenia między nie używanym przyłączem Y2 i źródłem zasilania, alPo nie używanymi przyłączami Y2 pozostałych silników synchronicznych połączonych równolegle, nie tylko wtedy, gdy zareaguje wyłącznik krańcowy S1, ale tak długo, jak rzeczywiście nie używane jest przyłącze Y2.

Nie używane przyłącza w przedstawionym rozwiązaniu są wyłączane trwale i niezawodnie. Jeśli kilka silników synchronicznych według fig. 2 jest połączonych równolegle, a zwłaszcza jak pokazano są one napędzane do przodu, a więc napięcie zmienne jest przyłożone we wszystkich silnikach synchronicznych 1 między przyłączami Y1 i G, odłączane są wszystkie przyłącza Y2. Znaczy to, że nawet wtedy, gdy otworzy się jeden wyłącznik krańcowy S1, układ nie znajdzie się w stanie niestaPilnym, ponieważ zakłócające połączenia równoległe poprzez przyłącza Y2 są przerywane. Każdy wyłączony najpierw silnik synchroniczny 1 nie wpływa na symetrię pozostałych silników synchronicznych połączonych szeregowo 1, ponieważ oPa uzwojenia L1 i L2 są niezawodnie oddzielone odpowiednio od przyłączy Y1 i Y2.

Opis dla Piegu w przód dotyczy także w analogiczny aposóP Piegu wstecznego.

179 480

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób sterowania silników synchronicznych o wspólnym zasilaniu, z których każdy jest stosowany do przesuwania elementu między dwoma położeniami końcowymi i które mają przyłącze dla biegu w przód, przyłącze dla biegu wstecznego i przyłącze neutralne, znamienny tym, że odpowiednie połączenie między używanym przyłączem (Y1 albo Y2) i źródłem zasilania za pomocą wyłącznika krańcowego (S1 albo S2), który reaguje gdy element osiągnie położenie końcowe, przerywa się, a połączenie między nie używanym przyłączem (Y2 albo Y1) a źródłem zasilania podczas nieużywania przerywa się przynajmniej wtedy, gdy przerwane zostanie pierwsze połączenie.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas nieużywania przerywa się odpowiednie połączenie między nie używanym przyłączem (Y2 albo Y1) a źródłem zasilania.
3. 3. Urządzenie do sterowania silników synchronicznych o wspólnym zasilaniu, z przynajmniej jednym silnikiem synchronicznym, który ma przyłącze dla biegu w przód, przyłącze dla biegu wstecznego oraz przyłącze neutralne, znamienne tym, że przed przyłączem (Y1) dla biegu w przód i przyłączem (Y2) dla biegu wstecznego przyłączony jest element wyłącznikowy z wejściem sterującym, które jest połączone z każdym układem sterującym zawierającym wyłącznik krańcowy (S1, S2).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że układ sterujący zawiera element wykrywający wytwarzający wyjściowe napięcie sterujące dokładnie wtedy, gdy pomiędzy przyłącze (Y1) dla biegu w przód, albo przyłącze (Y2) dla biegu wstecznego, a przyłącze neutralne (G) przyłożone jest napięcie.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że każdy element wykrywający jest połączony poprzez wyłącznik krańcowy (S1 albo S2) z wejściem sterującym elementu wyłącznikowego.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że element wykrywający zawiera kondensator sterujący (6) połączony szeregowo z diodą (7) i jest włączony między przyłączem neutralnym (G) i przyłączem (Y1) dla biegu w przód, albo przyłączem (Y2) dla biegu wstecznego.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że element wyłącznikowy jest triodowym wyłącznikiem prądu zmiennego (4).