RU1772882C - Устройство дл управлени асинхронным электродвигателем - Google Patents

Abstract

Использование в асинхронных электроприводах , в частности, в текстильной промышленности , конвейерных установках, в сельском хоз йстве. Сущность изобретени  заключаетс  в том, что позвол ет получить управл емые пуско-тормозкые режимы асинхронного двигател , а также повысить заводскую степень готовности устройства. АД подключаетс  к питающей сети посредством встречно-параллельно включенных в каждой фазе тиристоров. Импульсы управлени  тиристоров с фиксированными углами сдвига 0.60 и 120° формируютс  схемами сравнени  на дискретных логических элементах за счет естественного сдвига по фазе фазных напр жений трехфазного источника питани , что позвол ет обеспечить как управл емый пуск электродвигател , так и при наличии блока квазичастотного управлени  рекуперативное торможение на большей части диапазона изменени  пути торможени . Использование дискретных логических элементов при построении схемы управлени  силовыми тиристорами устран ет необходимость дополнительных настроек и регулировок . 3 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  частого включени  и отключени  от питающей сети асинхронных двигателей.

Известен тиристорный пускатель дл  асинхронного двигател , содержащий: встречно-параллельно включенные в каждой фазе тиристоры; блок защиты; схему управлени  включением тиристоров (см., например, А.А.Поскробко, В.Б.Братолюбов Бесконтактные коммутирующие и регулирующие полупроводниковые устройства на переменном токе Ni.: Энерги , 1978 г., стр. 56-57).

Недостатками известного тиристорного пускател   вл ютс : невозможность контрол  величины как пускового момента, так и, при отсутствии исполнительного тормозного устройства, невозможность реализации эффективного торможени , а также - существенные потери в схеме управлени  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 двигател  и пускател .

Известно также тиристорное пусковое устройство дл  асинхронных двигателей, содержащее: встречно-параллельно включение в каждой фазе тиристоры и диод; дополнительный тиристор между фазами, а

VI ч

hO 00 00

ND

также задатчик интенсивности разгона; систему импульсно-фазового управлени  тиристорами , релейную схему управлени  (см., например, А.А.Поскробко, В.Б.Брато- любов Бесконтатные коммутирующие устройства на переменном токе М.: Энерги , 1978г., стр. 59-60).

Недостатками указанного устройства  вл ютс : ограниченное число включений в час двигател  и необходимость регулировок и настроек в схеме управлени , что усложн ет ее. Ограничение числа включений в час обусловлено неэкономичным электрическим (динамическим)торможением двигате- л , при котором вс  запасенна  кинетическа  энерги  расходуетс  в двигателе .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  ти- ристорный пускатель дл  асинхронного двигател , содержащий: встречно-параллельно включенные в каждой фазе тиристоры: блок защиты; кнопочный пост управлени  и схему управлени  силовыми тиристорами (см., например, А.А.Чунихин Электрические аппараты М.: Энергоато- миздат, 1988 г., стр. 331-332).

Недостатками указанного устройства  вл ютс : невысока  степень заводской готовности , что определ етс  необходимостью наладки схемы формировани  управл ющего напр жени  на тиристоры и увеличенные потери в двигателе, обусловленные невозможностью регулировани  пу- ско-тормозных режимов работы двигател ,

Цель изобретени  - повышение степени заводской готовности и уменьшение потерь в двигателе.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  управлени  асинхронным электродвигателем, содержащее тиристор- ный коммутатор, выполненный в виде трех пар встречно-параллельно включенных тиристоров , одни выводы которого соединены с зажимами дл  подключени  питающей сети , а другие предназначены дл  подключени  к выводам фаз статорной обмотки электродвигател ; блок защиты,1 кнопочный пост управлени  с двум  замыкающими и одним размыкающим контактами; согласно изобретени , в него введены: формирователи импульсов по числу фаз питающей сети, два блока сравнени , первый, второй и третий блоки разрешени  прохождени  импульсов , таймер, блок квазичастотного управлени , блок распределени  импульсов , шесть усилителей мощности; вход каждого из формирователей импульсов соединен с соответствующей им фазой питающей сети, первый выход первого формировател  импульсов соединен с первыми и вторыми входами первого и второго блоков сравнени  и с первым входом третьего блока разрешени  прохождени  импульсов;

второй выход первого формировател  импульсов соединен с третьими и четвертыми входами блоков сравнени  и со вторым входом третьего блока разрешени  прохождени  импульсов; первый выход второго

формировател  импульсов соединен с п тыми и шестыми входами блоков сравнени  и с третьим входом третьего блока разрешени  прохождени  импульсов; второй выход второго формировател  импульсов соединен с седьмыми и восьмыми входами блоков сравнени  и с четвертым входом третьего блока разрешени  прохождени  импульсов; первый выход третьего формировател  импульсов соединен с дев тыми и дес тыми

входами блоков сравнени  и с п тым входом третьего блока разрешени  прохождени  импульсов, второй выход третьего формировател  импульсов соединен с одиннадцатыми и двенадцатыми входами блоков

сравнени  и с шестым входом третьего блока разрешени  прохождени  импульсов, седьмой вход которого соединен с первым выходом таймера; первый, второй, третий, четвертый, п тый и шестой выходы первого

лока сравнени  соединены с соответствующими шестью входами первого блока разрешени  прохождени  импульсов, седьмой вход которого подключен ко второму выходу таймера; первый, второй, третий, четвертый , п тый и шестой выходы второго блока сравнени  соединены с соответствующими шестью входами второго блока разрешени  прохождени  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 управлени , другие выводы которых обьедийены с одним выводом второго замыкающего контакта и подключены к общей шине устройства, другой вывод второго замыкающего контакта кнопочного поста управлени  соединен с одним входом блока

квазичастотного управлени , другой вход которого соединен с первым выходом первого формировател  импульсов, входы блока распределени  импульсов соединены с выходами блока квазичастотного управлени , первого, второго и третьего блоков разрешени  прохождени  импульсов и с выходами блока защиты, а выходы блока распределени  импульсов через соответствующие усилители мощности подключены к

управл ющим цеп м тиристоров коммутатора ,

Использование формирователей импульсов из полупериодов фазных напр жений , имеющих естественный сдвиг на 120° и блоков совпадени  на дискретных логических элементах позвол ет реализовать три фиксированных угла управлени  силовыми тиристорами равных 0°. 60° и 120°, что, в свою очередь, позвол ет получить как ступенчатый пуск, так и (при наличии блока квззичастотного управлени ) рекуперативное торможение двигател  на большей части диапазона изменени  скорости при торможении.. Это уменьшает потери в двигателе в пускотормозных режимах.

Так как ступенчатое регулирование угла управлени  силовыми тиристорами реализуетс  схемами на дискретных логических элементах, не требующих дополнительны регулировочных операций, то это повышает степень заводской готовности пускател .

На фиг. I приведена схема устройства дл  управлени  асинхронным двигателем, на фиг. 2 - диаграммы, по сн ющие его работу, а на фиг. 3 - семейство реализуемых механических характеристик асинхронного двигател .

Устройство дл  управлени  асичхро: - ным двигателем содержит: встречно-параллельно включенные тиристоры 1 в каждой фазе источника питани ; формирователи импульсов 2, 3, 4 вход каждого из которых соединен с соответствующей фазой источника питани ; два блока сравнени  5 и б импульсов; три блока 7, 8, 9 разрешени  прхождени  импульсов; таймер 10, блок квазичастотного управлени  11 (например, -выполненный на основе трехфазного кольцевого счетчика); блок распределени  импульсов 12, усилители мощности 13-18; блок защит 19; терморезисторы защиты 20, расположенные в пазах статорной обмотки асинхронного двигател  21 и подключенные к одним входам блока защит 19.

Блок сравнени  5 импульсов образован шестою .логическими элементами И 22-27, входы каждого из которых подключены к соответствующим выходам формирователей импульсов 2, 3, А, а выходы каждой из шести логических схем И-НЕ 28-33, образующих блок 7 разрешени  прохождени  импульсов, на другой вход каждой из которых подключен соответствующий выход таймера 10.

Блок сраонешм 5 импульсов образован шестью логическими элементами И 34-39 входы каждой иг которых подключены к соответствующим выходам формирователей импульсов 2, 3, 4, а выходы каждой из которых подключены к одним пходгч каж.эй и шести логических схем -НЕ 40-45, Ор зу- ющих блок 8 рггрвшеим  прохождение импульсов , на другой вход каждой из которых подключай соответствующий выход таймера 10.

Блох 9 рэсфзшенич прохождени  импульсов образован шпстью логическими элементами М-НЕ 46-51, на один вход каждсй из которых подаетс  соответствующий выход таймера 10, а другой выход каждой из которых соединен с соответствующим выходом формирователей иг. пульсоп 2, 3, 4. Соответствующие выходы всех блоков

7, 8, 9 разрешени  прохождени  импульсов подключены к одним входам каждой из шести логических схем И 52-57, образующих блок распределени  импульсов 12, на другие входы каждой из которых подключены

соответствующие выходы блока квазичастотного управлени  11 и блока защит 19.

Выходы блока распределени  импульсов 12 через усилители мощности 13-18 соединены с управл ющими электродами

зстречно-параллельно включенных тиристоров 1.

Кроме того, устройство дл  управлени  асинхронным двигателем содержит кнопочный пост управлени  5С, одни концы замыкающего и размыкающего контакгое которого соединены с входами таймер 10, а конец еще одного замыкающего контакта механически сблокированного с размыкающим контактом соединен с одним входом

блока квазичастотноги управлени  11, другой вход которого подключен на выход фор- мироазтел  импульсов 2,

На фиг. 2 показаны: трехфазна  система питающих напр жений 59; сигналы 60 на

выходах блока квазичастотного управлени  11; сигналы 61-66 на соответствующих выходах формирователей импульсов 2, 3, 4 и соответствующие положительным и отрицательным полупериодам питающего напр жени  каждой фазы; сигналы 67-72 на соответствующих выходах блока сравнени  5 импульсов; сигналы 73-78 на соответствующих выходах блока сравнени  6 импульсов; сигналы 79-84 на соответствующих

выходах блока 9 разрешени  прохождени  импульсов; сигналы 85 на выходах логических элементов И 52, 53 при работе блока квазичастотного управлени  11 и сигналы 86 напр жений в этом случае на нагрузке,

например, дл  фазы А.

На фиг. 3 показаны: естественна  механическа  характеристика 87 асинхронного двигател ; механические характеристики 88, 89 при ступенчатом пуске асинхронного

двигател ; механическа  характеристика 90 при торможении.

Устройство дл  управлени  асинхронным двигателем работает следующим образом (см. фиг. 1, фиг. 2, фиг, 3).

При подаче силового напр жени  на встречно-параллельно включенные тиристоры 1 на выходах формирователей импульсов 2, 3, 4 имеют место сигналы 61-66, которые подаютс  на соответствующие входы блоков сравнени  5, б импульсов, а также - блока 9 разрешени  прохождени  импульсов . Блоки 5, 6 сравнени  импульсов обеспечивают сравнение пр моугольных импульсов, соответствующих положительным и отрицательным полупериодам трехфазной системы питающих напр жений, имеющих естественный сдвиг по фазе (сигналы 59). Например, на входе логического элемента И 22 сравниваютс  импульсы, соответствующие положительным полупериодам фазы А и положительным полупериодам фазы В, а па входе логического элемента И 34 сравниваютс  импульсы, соответствующие положительным пйлупе-. риодам фазы А и отрицательным полупсри- одам фазы С. В результате, на выходах блоков сравнени  5 и 6 импульсов формируютс  импульсы (например, сигналы 67 и 73) имеющие фиксированный сдвиг 120° и 60° и которые использованы дл  управлени  встречно-параллельно включенными тиристорами 1. Например, дл  выше рассмотренных , случаев, дл  тиристора в фазе А работающего в положительные полупсрио- ды фазного напр жени . Дл  остальных тиристоров формирование импульсов управлени  отражено сигналами 68-72 и 74-78.

Таким образом, при подаче силового напр жени  на встречно-параллельно- включенные тиристоры 1 и при замыкании замыкающего контакта кнопочного поста управлени  58, на соответствующем выходе таймера 10 по вл етс  логический сигнал единица, разрешающий прохождение импульса управлени  со сдвигом 120° через блок разрешени  прохождени  импульсов и, далее, через блок распределени  импульсов 12 и через усилители мощности 13-18 на встречно-параллельно включенные тиристоры 1. К асинхронному двигателю 21 прикладываетс  пониженное напр жение, и он обеспечивает пуск в соответствии с механической характеристикой 88, Через фиксированную выдержку времени (определ етс  временем пуска, задаетс  заранее) на следующем выходе таймера 10 по вл етс  логический сигнал единица, который разрешает прохождение, через блок 8 разрешени  прохождени  импульсов, импульсов управлени  с выхода блока сравнени  6 импульсов, но имеющих сдвиг 60°, которые по той же св зи поступают на встречно-параллельно включенные тиристоры 1 и обеспечивают переход асинхронного двигател  21 на механическую характеристику 89. Через следующую фиксированную выдержку времени г (определ етс  аналогично ti) на

третьем выходе таймера 10 по вл етс  логический сигнал единица, разрешающий прохождение импульсов управлени  через блок 9 разрешени  прохождени  импульсов , на который, в отличие от блоков 7 и 8

разрешени  прохождени  импульсов, подаютс  импульсы с выходов формирователей импульсоо 2, 3, 4 и имеющие 0° сдвиг по фазе, Например, дл  тиристоров работающих в положительные полупериоды фазы А.

сигналы 62..Эти импульсы, поступа  оп ть же через блок сравнени  и распределени  импульсов 12 и через усилители мощности 13-18 на встречио-пзраллелыю включенные тиристоры 1, обеспечивают переход

асинхронного двигател  21 на естественную характеристику 87, заперша  процесс пуска,

При размыкании размыкающего контакта кнопочног о поста управлени  58 логика изменени  уровней сигналов на выходах таймера 10 обратна . Исчезает разрешающа  единица на последнем выходе таймера 10 и импульсы управлени  на встречно-параллельно включенных тиристорых 1 станов тс  сдвинутыми на 60°. Одновременно запускаетс  в работу (замыкаетс  размыкающий контакт механически сблокированный с первым размыкающим контактом кнопочного поста

управлени  58) блок квазичастотного управлени  11 (трехфазный кольцевой счетчик с фиксированным коэффициентом пересчета ). На соответствующих входах блока сравнени  и распределени  импульсов 12 с

частотой, определ емой фиксированным коэффициентом пересчета (например, 1:3) по вл ютс  последовательности модулирующих импульсов (сигналы 60), определ ющих частоту импульсов управлени  на

управл ющих электродах встречно-параллельно включенных тиристоров 1, а значит, частоту таким образом-сформированного и регулируемого на фазах асинхронного двигател  21 напр жени  (сигналы 86, например , дл  фазы А),

В результате асинхронный двигатель 21 переходит на характеристику 90,. обеспечива  на большей части пути торможени  рекуперацию энергии.

Через фиксированные выдержки времени ta и t4 на остальных выходах таймера 10 исчезает логический уровень единица и двигатель останавливаетс .,

При срабатывании блока защит 19 (защита от перегрузки, например, с использованием терморезисторов 20) на соответствующих входах блока сравнени  и распределени  импульсов 12 отсутствует логическа  единица и устройство не работает .

Использование ступенчатого пуска и рекуперативного торможени  на большей части пути торможени  уменьшает потери в асинхронном двигателе, а формирование импульсов управлени  с фиксированным моментом подачи на дискретных логических элементах исключает необходимость настроек и регулировок, что увеличивает степень заводской готовности устройства.

Таким образом, применение изобретени  позвол ет сформировать импульсы управлени  дл  силовых тиристоров с фиксированными углами их сдвига в 0 °. 60 °, 120°, что обеспечивает регулируемый пуск асинхронного двигател  и рекуперативное торможение с помощью блока квазичастотного управлени  на большей части пути тор- . Это уменьшает потери в асинхронном двигателе в пускотормозных режимах.

Формирование импульсов управлени  с фиксированными углами их сдвига на дискретных логических элементах не требует дополнительных настроек и регулировок, т.е. увеличивает степень заводской готовности устройства.

Формул а изобретени  

Claims (3)

1. Устройство дл  управлени  асинхронным электродвигателем, содержащее тири- сторный коммутатор, выполненный в виде трех пар встречнопараллельно включенных тиристоров, одни выводы которого соединены с зажимами дл  подключени  питающей сети, а другие предназначены дл  подключени  к выводам фаз статорной обмотки электродвигател , блок защиты, кнопочный пост управлени  с двум  замыкающими и одним размыкающим контактами, отличающее с   тем, что, с целью повышени  степени заводской готовности и уменьшени  потерь в двигателе, в него введены формирователи импульсов по числу фаз питающей сети, два блока сравнени , первый, второй и третий блоки разрешени  прохождени  импульсов, таймер, блок квазичэстотного управлени , блок распределении импульсов, шесть усилителей мощности, вход каждого из формирователей импульсов соединен с соот ветствующей им зажимом дл  подключений фазой питающей сети, первый выход первого формировател  импульсос соединен с первыми и вторыми входами перзего и второго блоков сравнени  и с первым вхо- 5 дом третьего блока разрешени  прохождени  импульсов, второй выход первого формировател  импульсов соединен с третьим и четвертыми входами блоков сравнени  и с вторым входом третьего блока

0 разрешени  прохождени  импульсов первый выход второго формировател  импульсов соединен с п тыми и шестыми входами блоков сравнени  и с третьим входом третьего блока разрешени  прохождени  им5 пульсов. второй выход второго формировател  импульсов соединен с седьмым и восьмым входами блоков сравнени  и с четвертым входом третьего блока разрешени  прохождени  импульсов, первый вы0 ход третьего формировател  импульсов соединен с дев тыми и дес тыми входами блоков сравнени  и с п тым входом третьего блока разрешени  прохождени  импульсов , второй выход третьего формировател 

5 импульсов соединен с одиннадцатым и двенадцатым входами блоков сравнени  и с шестым входом третьего блока разрешени  прохождени  импульсов, седьмой вход которого соединен с первым выходом тайме0 ра, первый, второй, третий, четвертый, п тый и шестой выходы первого блока срав нени  соединены с соответствующими шестью входами первого блока разрешени  прохождени  импульсов, седьмой вход ко5 торого подключен ко второму выходу таймера , первый - шестой выходы второго блока сравнени  соединены с соответствующими шестью входами второго блока разрешени  прохождени  импульсов, седьмой вход-ко0 торого соединен с третьим выходом таймера , первый и второй входы которого соединены с одними выводами соответственно размыкающего и первого замыкающего контактов кнопочного поста

5 управлени , другие выводы которых объединены с одним выводом второго замыкающего контакта и подключены к общей шине устройства, другой вывод второго замыкающего контакта кнопочного поста управле0 ни  соединен с одним входом блока квазичастотного управлени , другой вход которого соединен с первым выходом первого формировател  импульсов, входы блока распределени  импульсов соединены с

5 выходами блока квазичастотного управлени , первого, второго и третьего блоков разрешени  прохождени  импульсов и с выходом блока защиты, а выходы блока распределени  импульсов через соответствующие усилители мощности подключены к управл ющим цеп м тиристоров коммутатора.

2.Устройство по п. 1,отличающеес  тем. что каждый из блоков сравнени  выполнен в виде шести логических элементов 2И, входы и выходы которых образуют соответствующие входы и выходы блоков сравнени .

3.Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что каждый из блоков разрешени 

0

прохождени  импульсов выполнен в виде шести логических элементов 2И-НН, первые входы и выходы которых образуют соответственно первый - шестой входы и выходы блоков разрешени  прохождени  импульсов , а вторые входы всех логических элементов 2И-НЕ объединены и образуют седьмой вход блока разрешени  прохождени  импульсов .

О. U. Uc

JCIZ1.

ZL

TL

XL

l

J

XL

XL

XL

-J7 Фиг.2.

7750

Фиг.3