RU2249297C2

RU2249297C2 - Control device of pulse switching unit

Info

Publication number: RU2249297C2
Application number: RU2002125466/09A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Попов (RU); Е.В. Попов; И.А. Соколов (RU); И.А. Соколов; Е.М. Певзнер (RU); Е.М. Певзнер
Original assignee: Попов Евгений Владимирович; Соколов Игорь Александрович; Певзнер Ефим Маркович
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2005-03-27
Also published as: RU2002125466A

Abstract

FIELD: electrical engineering; control systems of slip-ring induction motors.

SUBSTANCE: proposed control device has rectifier bridge built around diodes and connected to rotor circuit of slip-ring induction motor. Rectifier bridge leads are connected to starting-and-control resistors of slip-ring induction motor. Rectifier bridge is connected to voltage divider incorporating resistors and potentiometer. Device also has two voltage regulator diodes, one of them being connected to light-emitting diode and resistor and second one, to first voltage regulator diode, potentiometer, and light-emitting diode. Device also has relay incorporating interacting light-emitting diode and optical triac. The latter is connected to switching unit. Input leads of relay are connected to potentiometer and to resistor. Switching unit is connected to starting-and-control resistors inserted in rotor circuit of motor.

EFFECT: simplified design, reduced size and input power.

1 cl, 1 dwg

Description

Данное изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам управления импульсно-ключевыми коммутаторами, применяемыми преимущественно в системах управления работой асинхронных электродвигателей с фазными роторами.This invention relates to electrical engineering, in particular to control devices for pulse-key switches, used mainly in control systems for the operation of asynchronous electric motors with phase rotors.

Известно устройство управления коммутатором, включающее тиристоры, измерительные мосты с фильтром, делитель напряжения на резисторе и потенциометре, элемент с регулируемым порогом срабатывания на стабилитроне, формирователь импульсов на оптроне, распределитель импульсов на диодах и резисторах [1].A known control device of the switch, including thyristors, measuring bridges with a filter, a voltage divider on the resistor and potentiometer, an element with an adjustable threshold on the zener diode, a pulse shaper on the optocoupler, a pulse distributor on diodes and resistors [1].

В другом известном устройстве, которое является аналогом первого, управление импульсно-ключевым коммутатором осуществляется посредством вышеупомянутых элементов с той лишь разницей, что в качестве элемента с регулируемым порогом срабатывания применен однопереходный транзистор, подключенный в устройство таким образом, что потенциал между эмиттером и первой его базой определяется выпрямленным диодами напряжением на резисторе, пропорциональным скольжению ротора, а потенциал между первой и второй базой определяется выпрямленным мостом напряжением сети [2].In another known device, which is an analogue of the first, the pulse-key switch is controlled by the above-mentioned elements with the only difference being that a single-junction transistor is used as an element with an adjustable threshold of operation, connected to the device in such a way that the potential between the emitter and its first base determined by the rectified diodes voltage across the resistor, proportional to the sliding of the rotor, and the potential between the first and second base is determined by the rectified bridge m mains voltage [2].

Известные устройства, применяемые в электроприводах механизмов подъемно-транспортных машин, в частности в механизмах передвижения башенных кранов и системах тяжелого режима работы машин в металлургическом производстве, являются сравнительно сложными, не отвечающими современным требованиям компактности и надежности.Known devices used in electric drives of hoisting-and-transport machines, in particular in mechanisms for moving tower cranes and heavy-duty machines in metallurgical production, are relatively complex and do not meet modern requirements of compactness and reliability.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению по сущности и достигаемому эффекту является устройство управления импульсно-ключевым коммутатором, включающее выпрямительный мост на диодах, который соединен первым, вторым и третьим выводами с цепью ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором, при этом выводы выпрямительного моста соединены с пускорегулирующими резисторами электродвигателя, и соединенный с выпрямительным мостом делитель напряжения, соединенный со светодиодом, резистор, первый стабилитрон и соединенный с ним второй стабилитрон, соединенный с потенциометром делителя напряжения, коммутатор, соединенный посредством первого, второго и третьего выводов с пускорегулирующими резисторами, включенными в цепь ротора электродвигателя [3].The closest technical solution to this invention in essence and the effect achieved is a control device for a pulse-key switch, including a rectifier bridge on diodes, which is connected by the first, second and third terminals to the rotor circuit of an induction motor with a phase rotor, while the conclusions of the rectifier bridge are connected to ballast resistors of the electric motor, and a voltage divider connected to the rectifier bridge, connected to the LED, a resistor, a first zener diode and soy the second zener diode connected with it, connected to the voltage divider potentiometer, a switch connected by means of the first, second, and third terminals with ballast resistors included in the electric motor rotor circuit [3].

Решаемой и достигаемой задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции устройства и уменьшение его габаритов. Другой решаемой задачей является уменьшение потребляемой мощности устройства и повышение надежности работы.Solved and achievable objective of the present invention is to simplify the design of the device and reduce its size. Another solved task is to reduce the power consumption of the device and increase the reliability.

Для решения упомянутых задач в устройство управления импульсно-ключевым коммутатором, включающее выпрямительный мост на диодах, который соединен первым, вторым и третьим выводами с цепью ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором, при этом выводы выпрямительного моста соединены с пускорегулирующими резисторами электродвигателя, и соединенный с выпрямительным мостом делитель напряжения, соединенный со светодиодом, резистор, первый стабилитрон и соединенный с ним второй стабилитрон, соединенный с потенциометром делителя напряжения, коммутатор, соединенный посредством первого, второго и третьего выводов с пускорегулирующими резисторами, включенными в цепь ротора электродвигателя, введенo реле, в состав которого входят светодиод и взаимодействующий с ним оптосимистор, при этом последний соединен с коммутатором, реле имеет первый и второй входные выводы, первый входной вывод реле соединен с потенциометром делителя напряжения, второй входной вывод реле соединен с резистором, включенным между первым стабилитроном и светодиодом.To solve the aforementioned problems, a control device for a pulse-key switch, including a rectifier bridge with diodes, which is connected by the first, second, and third terminals to the rotor circuit of an induction motor with a phase rotor, while the terminals of the rectifier bridge are connected to ballast resistors of the electric motor, and connected to the rectifier a bridge a voltage divider connected to the LED, a resistor, a first zener diode and a second zener diode connected to it, connected to a potentiometer of the divider voltages, a switch connected by means of the first, second and third terminals with ballast resistors included in the rotor circuit of the electric motor, a relay is introduced, which includes an LED and an optocoupler interacting with it, while the latter is connected to the switch, the relay has first and second input terminals , the first input terminal of the relay is connected to the potentiometer of the voltage divider, the second input terminal of the relay is connected to a resistor connected between the first zener diode and the LED.

На чертеже представлено устройство управления импульсно-ключевым коммутатором, включающее выпрямительный мост 1, который соединен с выводами 2, 3 и 4, соединенными с цепью ротора электродвигателя и делителем напряжения 5. Последний включает потенциометр 6, первый, второй и третий резисторы 7, 8 и 9 соответственно. Устройство включает также соединенные между собой первый и второй стабилитроны 10 и 11, первый из которых соединен со светодиодом 12 и резистором 13, а второй стабилитрон 11 соединен с потенциометром 6 делителя напряжения 5 и светодиодом 12.The drawing shows a control device for a pulse-key switch, including a rectifier bridge 1, which is connected to the terminals 2, 3 and 4 connected to the rotor circuit of the electric motor and voltage divider 5. The latter includes a potentiometer 6, the first, second and third resistors 7, 8 and 9 respectively. The device also includes interconnected first and second zener diodes 10 and 11, the first of which is connected to the LED 12 and the resistor 13, and the second zener diode 11 is connected to the potentiometer 6 of the voltage divider 5 and the LED 12.

Устройство включает также реле 14, в состав которого входят светодиод 12 и оптосимистор 15. Последний соединен с выводами 16 и 17 силового коммутатора 18. Делитель напряжения 5 включает дополнительный резистор 19, соединенный с выводами 20 и 21. Реле 14 имеет первый и второй входные выводы 22 и 23. Первый входной вывод 22 соединен с потенциометром 6, а второй входной вывод 23 соединен с резистором 13. Силовой коммутатор 18 соединен посредством выводов 2, 3 и 4 с пускорегулирующими резисторами 24, 25 и 26, включенными в цепь фазного ротора 27 асинхронного электродвигателя 28.The device also includes a relay 14, which includes an LED 12 and an opto-transistor 15. The latter is connected to the terminals 16 and 17 of the power switch 18. The voltage divider 5 includes an additional resistor 19 connected to the terminals 20 and 21. The relay 14 has first and second input terminals 22 and 23. The first input terminal 22 is connected to the potentiometer 6, and the second input terminal 23 is connected to the resistor 13. The power switch 18 is connected via terminals 2, 3 and 4 with ballast resistors 24, 25 and 26 included in the circuit of the asynchronous phase rotor 27 electric motor of Tell 28.

Выпрямительный мост 1 включает диоды 29 и 30, соединенные между собой, с дополнительным резистором 19, выводом 20, потенциометром 6 и стабилитроном 10. Условно на схеме показан вал 31 ротора 27, который соединен с барабаном 32 грузовой лебедки, на канате которой подвешен груз 33. Силовой коммутатор 18 выполнен на полупроводниках. Реле 14 включает твердотельные компоненты.The rectifier bridge 1 includes diodes 29 and 30 connected to each other with an additional resistor 19, terminal 20, potentiometer 6, and zener diode 10. Conventionally, the shaft 31 of the rotor 27 is shown in the diagram, which is connected to the drum 32 of the cargo winch, on the rope of which the load 33 is suspended . Power switch 18 is made on semiconductors. Relay 14 includes solid state components.

Работает устройство следующим образом. При включении асинхронного электродвигателя с фазным ротором ЭДС ротора будет максимальной. При этом открывается стабилитрон 10 и напряжение подается на входные выводы 22 и 23 реле 14. Оптосимистор 15 открывается и открывает силовой коммутатор 18. Последний соединяет в звезду пускорегулирующее устройство - резисторы 24, 25 и 26 в цепи ротора 27. Электродвигатель получает вращательный момент и начинает разгоняться.The device operates as follows. When you turn on the induction motor with a phase rotor, the EMF of the rotor will be maximum. In this case, the zener diode 10 is opened and the voltage is supplied to the input terminals 22 and 23 of the relay 14. The optocoupler 15 opens and opens the power switch 18. The latter connects a ballast to the star - resistors 24, 25 and 26 in the rotor circuit 27. The electric motor receives a torque and starts to accelerate.

По мере увеличения частоты вращения ротора уменьшается его ЭДС. При снижении ЭДС ротора до установленного значения или до уставки, определяемой потенциометром 6, стабилитрон 10 закрываются, закрываются также реле 14 и силовой коммутатор 18. Последний разрывает звезду пускорегулирующих резисторов. При этом момент вращения ротора электродвигателя уменьшается от действия внешней нагрузки, которая передается валу 31 ротора 27 электродвигателя от действия груза 33 через канат и барабан 32 на вал 31 ротора электродвигателя.As the rotor speed increases, its EMF decreases. When the rotor EMF decreases to the set value or to the setting determined by the potentiometer 6, the zener diode 10 closes, the relays 14 and the power switch 18 also close. The latter breaks the star of the ballast resistors. In this case, the rotational moment of the rotor of the electric motor decreases from the action of an external load, which is transmitted to the shaft 31 of the rotor 27 of the electric motor from the action of the load 33 through the rope and drum 32 to the shaft 31 of the rotor of the electric motor.

В результате уменьшения момента вращения на валу ротора электродвигатель начинает тормозиться и частота вращения вала ротора уменьшается. При снижении частоты вращения вала ротора электродвигателя нагрузка на нем и ЭДС увеличиваются до значения пробоя уставки, определяемой потенциометром 6, стабилитрон 10 открывается и цикл работы устройства повторяется.As a result of reducing the torque on the rotor shaft, the electric motor starts to slow down and the rotational speed of the rotor shaft decreases. With a decrease in the rotational speed of the rotor shaft of the electric motor, the load on it and the EMF increase to the breakdown value of the setpoint determined by potentiometer 6, the zener diode 10 opens and the device cycle is repeated.

Импульсно-ключевое регулирование коммутатора данным устройством посредством вышеописанных элементов и соединений между ними исключило необходимость применения резисторов с большой рассеиваемой мощностью и большими габаритами, что обеспечило возможность компактной компоновки устройства с электронными компонентами, а также повысило надежность регулирования и управления электродвигателем.The pulse-key control of the switch by this device through the above elements and the connections between them eliminated the need for resistors with large power dissipation and large dimensions, which made it possible to compactly arrange the device with electronic components, and also increased the reliability of regulation and control of the electric motor.

Данные технические преимущества обеспечивают возможность создания компактного и экономичного по мощности устройства регулирования коммутатора.These technical advantages provide the ability to create a compact and power-efficient switch control device.

Источники информацииSources of information

1. А.Г.Яуре, Е.М.Певзнер, Крановый электропривод, справочник, М., “Энергоатомиздат”, 1988, с.273.1. A.G. Jaure, E.M. Pevzner, Crane electric drive, reference book, M., “Energoatomizdat”, 1988, p.273.

2. А.Г.Яуре, Е.М.Певзнер, Крановый электропривод, справочник, М., “Энергоатомиздат”, 1988, с.275.2. A.G. Jaure, E.M. Pevzner, Crane electric drive, reference book, M., “Energoatomizdat”, 1988, p.275.

3. RU 2075819 C1, 20.03.1997.3. RU 2075819 C1, 03.20.1997.

Claims

A control device for a pulse-key switch, including a rectifier bridge on diodes, which is connected by the first, second and third terminals to the rotor circuit of an induction motor with a phase rotor, while the terminals of the rectifier bridge are connected by ballast resistors of the asynchronous electric motor with a phase rotor, and a divider connected to the rectifier bridge voltage connected to the LED, a resistor, a first zener diode and a second zener diode connected to it, connected to a potentiometer voltage switch, connected by means of the first, second and third terminals with ballast resistors included in the rotor circuit of an induction motor with a phase rotor, characterized in that the device includes a relay, which includes an LED and an opto-thyristor interacting with it, the latter is connected to the switch, the relay has first and second input terminals, the first input terminal of the relay is connected to a voltage divider potentiometer, the second input terminal of the relay is connected to a resistor connected between the first ilitronom and LED.