RU221748U1 - Комбинированное устройство динамического торможения асинхронного электродвигателя преобразователем частоты с неуправляемым выпрямителем и автономным инвертором напряжения - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам для остановки путем резистивного торможения и подачи постоянного тока в статорную цепь электродвигателя, и предназначена для ограничения времени генерирования обратной ЭДС в аварийном режиме утечки тока через изоляцию, увеличения диапазона регулирования тормозного тока в нормальном режиме работы и ограничения тока в ветвях фильтра присоединения устройства защитного отключения. Техническим результатом, достигаемым в полезной модели, является ограничение времени генерирования обратной ЭДС в аварийном режиме утечки тока через изоляцию, увеличение диапазона регулирования тормозного тока в нормальном режиме работы и ограничение тока в ветвях фильтра присоединения устройства защитного отключения за счет изменения тормозного сопротивления и подачи тока непосредственно на статорные обмотки асинхронного двигателя из звена постоянного тока преобразователя частоты с неуправляемым выпрямителем и автономным инвертором напряжения. Технический результат достигается тем, что комбинированное устройство динамического торможения асинхронного электродвигателя преобразователем частоты с неуправляемым выпрямителем и автономным инвертором напряжения, содержащее блок управления тормозным модулем и тормозной модуль управления тормозным резистором, состоящий из первого тормозного резистора и первого управляющего транзистора, на который подает управляющие сигналы блок управления тормозным модулем, при этом первый тормозной резистор и первый управляющий транзистор образуют последовательную цепь, подключенную параллельно к шинам звена постоянного тока преобразователя частоты, отличающееся тем, что тормозной модуль управления тормозным резистором снабжен вторым тормозным резистором, включенным последовательно с первым тормозным резистором по схеме делителя напряжения, и вторым управляющим транзистором, подключенным между вторым тормозным резистором и отрицательной шиной, а первый управляющий транзистор подключен к среднему выводу делителя напряжения и через индуктивно-емкостной фильтр тока, регулятор тока динамического торможения и двухполюсный тиристорный контактор к двум фазным выводам из трех, к которым подключены фазные выводы статорных обмоток асинхронного электродвигателя, при этом блок управления тормозным модулем подает управляющие сигналы на второй управляющий транзистор и на двухполюсный тиристорный контактор. 2 ил.

Применение предлагаемой полезной модели позволит ограничить опасное воздействие обратной ЭДС отключаемого устройством защитного отключения электродвигателя в аварийном режиме утечки тока через изоляцию или человека, прикоснувшегося к токоведущей части электрооборудования, снизить токи в ветвях фильтра присоединения устройства защитного отключения к электрической сети до допустимых значений и увеличить диапазон регулирования тормозного тока в нормальном режиме работы системы преобразователь частоты - асинхронный электродвигатель.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам для остановки путем резистивного торможения и подачи постоянного тока в статорную цепь электродвигателя, и предназначена для ограничения времени генерирования обратной ЭДС в аварийном режиме утечки тока через изоляцию, увеличения диапазона регулирования тормозного тока в нормальном режиме работы и ограничения тока в ветвях фильтра присоединения устройства защитного отключения.

В случае аварийной утечки тока через изоляцию после срабатывания защиты отключаемый электродвигатель переходит в режим генерирования обратной ЭДС и возрастает опасность поражения человека электрическим током, ограничение времени воздействия которого применением защитного шунтирования поврежденной фазы малоэффективно. При этом, генерируемая через неуправляемый вентильный выпрямитель преобразователя частоты постоянная ЭДС приводит к значительному росту тока в ветвях фильтра присоединения устройства защитного отключения к электрической сети, что негативно сказывается на состоянии его изоляции из-за значительного нагрева токоведущих элементов.

В известных устройствах динамического торможения [Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, Чиликин М.Г., Сандлер А.С., 1981. - 576 с.] используется способ наложения тормозного магнитного потока, задаваемого внешним источником постоянного тока, на вращающийся магнитный поток статорных обмоток отключаемого асинхронного электродвигателя, переходящего после отключения от источника питания в режим генерирования обратной ЭДС в электрическую сеть. Эффективность торможения зависит от уровня напряжения и величины регулируемого сопротивления цепи источника постоянного тока, и определяется скоростью затухания электромагнитных колебаний в статорных и роторных цепях при изменении тормозного момента на валу электродвигателя.

Недостатком данных устройств динамического торможения в нерегулируемых системах управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором является необходимость использования внешнего источника постоянного тока, регулятора тока и дополнительной коммутационной аппаратуры, что приводит к усложнению схемы и увеличению массогабаритных показателей.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство динамического торможения в системе электропривода на базе преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения и асинхронным электродвигателем [Электроприводы переменного тока с частотным управлением. - М.: Академия, Соколовский Г.Г. 2006. - 272 с.]. Система содержит неуправляемый выпрямитель, звено постоянного тока, автономный инвертор напряжения, силовая цепь которого соединена через датчики тока с обмоткой статора асинхронного электродвигателя, на роторе, которого установлен датчик частоты вращения, соединенный с системой управления автономным инвертором и обеспечивающий контроль частоты вращения при использовании некоторых алгоритмов управления асинхронным электродвигателем. В системе используют реостатное торможение: асинхронный электродвигатель переводят в генераторный режим, а к звену постоянного тока через транзистор или полностью управляемый тиристор подключают тормозное сопротивление, служащее для рассеивания кинетической энергии привода.

Недостатками установки является необходимость ограничения параметров сопротивления внешнего тормозного резистора и его подключения к преобразователю частоты через экранированный кабель, что снижает надежность, эффективность и интенсивность торможения двигателя. Подключение конденсаторов большой емкости к звену постоянного тока увеличивает массогабаритные показатели и стоимость преобразователя частоты, возможен срыв процесса торможения при обрыве в цепи тормозного резистора. Отсутствует система управления процессом торможения в аварийном режиме утечки тока через изоляцию.

Техническим результатом, достигаемым в полезной модели, является ограничение времени генерирования обратной ЭДС в аварийном режиме утечки тока через изоляцию и увеличение диапазона регулирования тормозного тока в нормальном режиме работы, ограничение тока в ветвях фильтра присоединения устройства защитного отключения за счет изменения тормозного сопротивления и подачи тока непосредственно на статорные обмотки асинхронного двигателя из звена постоянного тока преобразователя частоты с неуправляемым выпрямителем и автономным инвертором напряжения.

Технический результат достигается тем, что комбинированное устройство динамического торможения асинхронного электродвигателя преобразователем частоты с неуправляемым выпрямителем и автономным инвертором напряжения, содержащее блок управления тормозным модулем и тормозной модуль управления тормозным резистором, состоящий из первого тормозного резистора и первого управляющего транзистора, на который подает управляющие сигналы блок управления тормозным модулем, при этом первый тормозной резистор и первый управляющий транзистор образуют последовательную цепь, подключенную параллельно к шинам звена постоянного тока преобразователя частоты, отличающееся тем, что тормозной модуль управления тормозным резистором снабжен вторым тормозным резистором, включенным последовательно с первым тормозным резистором по схеме делителя напряжения, и вторым управляющим транзистором, подключенным между вторым тормозным резистором и отрицательной шиной, а первый управляющий транзистор подключен к среднему выводу делителя напряжения и через индуктивно-емкостной фильтр тока, регулятор тока динамического торможения и двухполюсный тиристорный контактор к двум фазным выводам из трех, к которым подключены фазные выводы статорных обмоток асинхронного электродвигателя, при этом блок управления тормозным модулем подает управляющие сигналы на второй управляющий транзистор и на двухполюсный тиристорный контактор.

Полезная модель поясняется чертежом, где

на фиг. 1. представлена структурная схема комбинированного устройства динамического торможения асинхронного электродвигателя (АД) преобразователем частоты (ПЧ) с неуправляемым выпрямителем (НВ) и автономным инвертором напряжения (АИН), включенного в электрическую сеть с автоматическим выключателем (АВ) и отключающей катушкой (ОК), замыкающим контактом (К) и устройством защитного отключения (УЗО);

на фиг. 2 приведена принципиальная электрическая схема полезной модели.

Предлагаемое комбинированное устройство динамического торможения асинхронного электродвигателя преобразователем частоты с неуправляемым выпрямителем и автономным инвертором напряжения содержит блок управления 3 тормозным модулем 1, тормозной модуль 1 управления тормозными резисторами, состоящий из и первого 9 и второго 10 управляющих транзисторов, первый 7 и второй 8 тормозные резисторы, включенные последовательно по схеме делителя напряжения 2, индуктивно-емкостной фильтр тока 4, регулятор тока динамического торможения 5 и двухполюсный тиристорный контактор 6.

Устройство работает следующим образом.

В случае возникновения однофазной утечки тока через изоляцию срабатывает УЗО и подает сигнал на замыкание контакта К в цепи отключающей катушки ОК автоматического выключателя АВ. Происходит отключение электродвигателя от источника питания и его переход в режим генерирования обратной ЭДС.

УЗО подает сигнал на блок управления 3 тормозным модулем 1, который блокирует подачу сигнала на открытие первого 9 управляющего транзистора. Одновременно блок управления 3 тормозным модулем 1 выполняет подачу управляющих сигналов на открытие тиристоров двухполюсного тиристорного контактора 6 и второго 10 управляющего транзистора.

Непосредственно из звена постоянного тока преобразователя частоты через первое 7 и второе 8 тормозные сопротивления делителя напряжения 2, ограничивающего амплитуду напряжения постоянного тока, управляющий сигнал подается на П-образный индуктивно-емкостной фильтр тока 4. Далее через регулятор тока динамического торможения 5 и двухполюсный тиристорный контактор 6 постоянный ток подается на любые две фазы из трех, к которым подключены выводы статорных обмоток асинхронного электродвигателя, что приводит к наложению постоянного магнитного потока на переменный магнитный поток статорной цепи и гашению обратной ЭДС.

Тормозной режим остановки электродвигателя задается параметрами первого 7 и второго 8 тормозных резисторов делителя напряжения 2, на которых происходит дополнительное тепловое рассеивание электрической энергии, отдаваемой отключаемым асинхронным двигателем через АИН преобразователя частоты.

В первом тормозном режиме для торможения электродвигателя, отключаемого автоматическим выключателем от источника питания, блок управления 3 тормозным модулем 1 и двухполюсным тиристорным контактором 6 подает управляющий сигнал на открытие первого 9 управляющего транзистора, блокирует подачу сигналов на открытие второго 10 управляющего транзистора и тиристоров двухполюсного тиристорного контактора 6. Ток протекает от положительного полюса звена постоянного тока преобразователя частоты через первый 7 тормозной резистор и первый 9 управляющий транзистор к отрицательному полюсу. На первом 7 тормозном резисторе происходит тепловое рассеивание электрической энергии, отдаваемой отключаемым асинхронным двигателем через АИН преобразователя частоты, стабилизация напряжения в звене постоянного тока и ограничение проходящей через неуправляемый выпрямитель амплитуды обратного постоянного тока в ветвях фильтра присоединения УЗО к электрической сети.

Во втором тормозном режиме блок управления 3 тормозным модулем 1 подает сигнал на открытие второго 10 управляющего транзистора и блокирует подачу управляющих сигналов на тиристоры двухполюсного тиристорного контактора 6 и первый 9 управляющий транзистор. Ток протекает от положительного полюса звена постоянного тока ПЧ через последовательно включенные первый 7 и второй 8 тормозные резисторы и второй 10 управляющий транзистор к отрицательному полюсу. На последовательно включенных первом 7 и втором 8 тормозных резисторах происходит тепловое рассеивание электрической энергии, рекуперируемой отключаемым асинхронным двигателем через АИН преобразователя частоты. При этом время гашения обратной ЭДС отключаемого электродвигателя во втором тормозном режиме увеличивается.

Ограничение тока в ветвях фильтра присоединения УЗО к электрической сети происходит в нормальном и аварийном режимах динамического торможения за счет ограничения амплитуды постоянного напряжения, рекуперируемого через неуправляемый выпрямитель, и сокращения времени генерирования обратной ЭДС отключаемого асинхронного электродвигателя.

Применение предлагаемой полезной модели позволит ограничить опасное воздействие обратной ЭДС отключаемого устройством защитного отключения электродвигателя в аварийном режиме утечки тока через изоляцию или человека, прикоснувшегося к токоведущей части электрооборудования, снизить токи в ветвях фильтра присоединения устройства защитного отключения к электрической сети до допустимых значений и увеличить диапазон регулирования тормозного тока в нормальном режиме работы системы преобразователь частоты - асинхронный электродвигатель.

Claims (1)

1. Комбинированное устройство динамического торможения асинхронного электродвигателя преобразователем частоты с неуправляемым выпрямителем и автономным инвертором напряжения, содержащее блок управления тормозным модулем и тормозной модуль управления тормозным резистором, состоящий из первого тормозного резистора и первого управляющего транзистора, на который подает управляющие сигналы блок управления тормозным модулем, при этом первый тормозной резистор и первый управляющий транзистор образуют последовательную цепь, подключенную параллельно к шинам звена постоянного тока преобразователя частоты, отличающееся тем, что тормозной модуль управления тормозным резистором снабжен вторым тормозным резистором, включенным последовательно с первым тормозным резистором по схеме делителя напряжения, и вторым управляющим транзистором, подключенным между вторым тормозным резистором и отрицательной шиной, а первый управляющий транзистор подключен к среднему выводу делителя напряжения и через индуктивно-емкостной фильтр тока, регулятор тока динамического торможения и двухполюсный тиристорный контактор к двум фазным выводам из трех, к которым подключены фазные выводы статорных обмоток асинхронного электродвигателя, при этом блок управления тормозным модулем подает управляющие сигналы на второй управляющий транзистор и на двухполюсный тиристорный контактор.

Images