RU42141U1 - Устройство для торможения трехфазного асинхронного двигателя - Google Patents

Abstract

Заявляемое устройство относится к электротехнике, а конкретно - к электроприводу переменного тока, и может быть использовано в приводах роторных и поточных технологических линий, станков и механизмов различных отраслей промышленности.

Технический результат, достигаемый заявляемым устройством:

- повышение надежности устройства;

- повышение интенсивности торможения в интервале средних и малых оборотов вращения двигателя;

- повышение точности измерения и фиксации нулевой скорости вращения;

- снижение пиковой нагрузки на конструктивные элементы привода линии (механизма) в начале торможения.

Устройство для торможения трехфазного асинхронного двигателя, содержащее общую отрицательную и первую положительную шины источника питания, тормозной контактор (ТК) с первым, вторым и третьим замыкающими контактами (ЗК), первое реле с ЗК, тормозной тиристор (ТТ), шунтирующий диод (ШД), аноды которых объединены шиной, катод ШД через первый ЗК ТК соединен с одной из фаз статорной обмотки двигателя (СОД), катод ТТ соединен через последовательно соединенные конденсатор, регулируемый резистор (РР), диод, катодом к РР, первый резистор и ЗК первого реле с анодом ТТ, а шиной между конденсатором и РР соединена через динистор и второй резистор с управляющим электродом ТТ, импульсный датчик контроля угловой скорости (ИДУС), например, индуктивный, подключенный с соответствующей полярностью к общей и первой положительной шинам питания (ШП), формирователь ширины импульса торможения (ФШИТ) с двумя входами управления - дифференциальный и прямой и подключенным к его выходу первого реле, снабженным дополнительньм перекидным контактом (ПК), формирователь ширины импульса тормозного контактора (ФШИТК) с входом управления, содержащий второе реле с ЗК, формирователь ширины импульса торможения второй ступени, содержащий третье реле с первьм и вторым РК, причем положительные выводы всех формирователей объединены второй шиной и подключены через контакты внешней логической цепи управления торможением к первой положительной ШП, первый РК третьего реле подключен параллельно РР, шина между анодами ТТ и ШД соединена через второй ЗК ТК с другой фазой СОД, катод ТТ соединен с нулевой

шиной сетевого питания, а катод ШД через третий ЗК ТК с одной из фаз сетевого питания, первый вход управления ФШИТ соединен с выходом ИДУС, второй его вход управления через РК третьего реле, а вход управления ФШИТК через замыкающий ПК первого реле соединены с общей ШП, ЗК второго реле включен последовательно в цепь управления катушки ТК.

Формула заявляемого устройства в развитие и уточнение ее совокупности признаков содержит четыре зависимых пунктов.

Description

Заявляемое устройство относится к электротехнике, а конкретно к электроприводу переменного тока, и может быть использовано в приводах роторных и поточных технологических линий, станков и механизмов различных отраслей промышленности.

Известны устройства для управления трехфазным асинхронным электродвигателем а.с. № 1758818 СССР, кл. Н 02 Р 3/24 1992г. Бюл. № 32 и его прототип а.с. № 1539944 СССР, кл. Н 02 Р 3/24 1990г. Бюл. № 4, содержащие первый и второй контакторы, силовые контакты которых предназначены для поэтапного подключения статорных обмоток электродвигателя к источнику питания, блок торможения, выполненный в виде тормозного и шунтирующего тиристоров, датчик частоты вращения, подключенного одним входом через делитель напряжения к двум фазам, а вторым входом к третьей фазе статорных обмоток, выходной коммутационный элемент которого последовательно включен в цепь импульсно-фазового управления тормозньм тиристором, датчик напряжения, входом предназначенный для подключения к двум фазам статорной обмотки, а выходом связанный с коммутационным элементом в цепи подключения катушки второго контактора.

Устройства-аналоги, по отношению к заявляемому устройству, имеют несколько общих существенных недостатков. Первым недостатком является их относительно низкая надежность, обусловленная тем, что шунтирующий тиристор в проводящем и в обратном направлениях испытывает крутое нарастание напряжения сети на своих электродах при каждом включении двигателя с помощью пускового и тормозного контакторов. Под действием приложенного критического значения скорости нарастания напряжения на электродах и, одновременно, наличия случайной помехи в цепи управляющего электрода тиристора может произойти его ложное включение или тепловой пробой и, следовательно, короткое замыкание в силовой цепи, приводящее к выходу из строя не только тиристора, то и контакторов.

Второй недостаток в указанных выше аналогах заключается в том, что тормозной тиристор, выполняющий функцию регулятора тока торможения, имеет на выходе низкую стабильность выходного тока (напряжения). Проявление этого недостатка вызвано тем, что в цепи импульсно-фазового управления тормозным тиристором

отсутствует пороговый элемент для обеспечения стабильности заданного угла открывания тиристора.

Третий недостаток. Несмотря на вполне удовлетворительную функциональную работу датчика частоты вращения, принцип действия которого для определения нулевой скорости двигателя построен на фиксации транзисторным усилителем нулевого значения ЭДС вращения ротора, и широкое его использование во всех выше упомянутых аналогах, а также в других известных устройствах для торможения асинхронного электродвигателя а.с. № 828349 СССР, кл. Н 02 Р 3/24 1981г. и а.с. № 1175014 СССР, кл. Н 02 Р 3/24 1985г., измерительные цепи которых подключены непосредственно к трем фазам статорной обмотки напряжением 380 В, содержат резистивные делители напряжения, на которых выделяется большое количество тепла. Кроме того, из условия обеспечения необходимой электрической прочности, этот датчик имеет большие конструктивные размеры. В силу недостатков, указанных выше, а также вынужденного длительного состояния под напряжением сетевого питания, такой датчик не обладает достаточной надежностью в работе и безопасностью его обслуживания.

Аналогичные недостатки в той же степени относятся и к датчику напряжения, входы которого непосредственно подключены к двум фазам статорных обмоток двигателя.

Известно устройство для торможения трехфазного асинхронного двигателя а.с. № 1141549 СССР, кл. Н 02 Р 3/24 1985г. Бюл. № 7, которое рассматривается как прототип по отношению к заявляемому устройству, содержащее основной тиристор, основной диод, аноды которых объединены и соединены с одной из фаз статорной обмотки электродвигателя, конденсатор, регулируемый резистор, дополнительный диод, нерегулируемый резистор, дополнительный тиристор, динистор, второй и третий нерегулируемые резисторы, промежуточное реле с замыкающим контактом, тормозной контактор, снабженный первым, вторым и третьим замыкающими контактами, причем один вывод второго контакта тормозного контактора предназначен для подключения к источнику питания одной из фаз статорной обмотки электродвигателя, а другой его вывод соединен с катодом основного тиристора, катод основного диода через первый замыкающий контакт тормозного контактора соединен с другой фазой статорной обмотки электродвигателя и через замыкающий контакт промежуточного реле соединен с одним из выводов первого нерегулируемого резистора, другой вывод которого через последовательно соединенные дополнительный диод и регулируемый резистор соединен с анодом динистора, катод которого через второй нерегулируемый

резистор подсоединен к управляющему электроду основного тиристора и через третий нерегулируемый резистор - к управляющему электроду дополнительного тиристора, анод которого соединен с другим выводом первого нерегулируемого резистора, а катод дополнительного тиристора соединен с катодом основного тиристора и с одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого соединена с анодом динистора, один вывод третьего замыкающего контакта тормозного контактора предназначен для подключения к другой фазе статорной обмотки асинхронного электродвигателя, другой вывод третьего замыкающего контакта тормозного контактора снабжен выводом для подключения к нулю источника питания.

Устройство-прототип также имеет несколько существенных недостатков. Первым общим недостатком для прототипа и всех аналогов по отношению к заявляемому устройству является низкая интенсивность торможения привода при падении угловой скорости вращения ротора электродвигателя в диапазоне от среднего и до нулевого ее значения. Этот недостаток в большей степени проявляется в различных роторных и других технологических линиях с большим приведенньм моментом инерции, например, в роторных линиях, содержащих несколько транспортных и технологических роторов. Тормозной момент двигателя главного привода в начале торможения, когда скорость вращения имеет максимальное значение, устанавливается на оптимальном уровне с учетом допустимой нагрузки при торможении на конструктивные элементы привода (редукторы, зубчатые колеса, валы, крепеж и др.). По мере падения угловой скорости вращения ротора двигателя уменьшается его тормозной момент и, соответственно, увеличивается его тормозной путь до полной остановки привода. Низкая интенсивность торможения привода не может обеспечить достаточную безопасность обслуживающего персонала при срабатывании оперативных органов управления «Стоп» для экстренного останова, а также предотвратить выход из строя механизмов в случае срабатывания средств защиты, контролирующих возможные заклинивания и не корректное положение механизмов или обрабатываемых изделий.

Второй недостаток устройства-прототипа заключается в том, что в нем отсутствует техническое решение для обеспечения отключения тормозного тока двигателя в момент наступления нулевой скорости привода линии. Для решения этой задачи в прототипе вводится реле времени. Однако, например, в роторных линиях, имеющих наладочную и рабочую скорость вращения главного привода, а также режимы холостого и рабочего хода под нагрузкой потока обрабатываемых изделий, время торможения привода до нулевой скорости будет разным. В устройстве-

прототипе предусматривается ручная установка с помощью задатчика реле времени ширина импульса торможения одинаковой для всех режимов работы привода линии. Это приводит к повышенным потерям электроэнергии и еще большему разогреву двигателя, а также силовых коммутационных элементов устройства торможения.

Третьим недостатком устройства-прототипа является низкая надежность в части обеспечения бестокового размыкания силовых контактов тормозного контактора, так как производится одновременное размыкание контактами промежуточного реле цепей управления тормозного контактора и основного тиристора, выполняющего функцию бесконтактного силового ключа. А это приводит к обгоранию и возможности приваривания силовых контактов контактора под действием дугообразования при размыкании постоянного тока, поддерживаемого ЭДС самоиндукции в обмотках двигателя в течение времени, значительно превышающем время отключения тормозного контактора.

Четвертый недостаток, который является общим для всех устройств-аналогов и прототипа, состоит в том, что аноды основного тиристора и основного диода (шунтирующего тиристора) подключены наглухо к одной фазовой обмотке двигателя. При длительной работе двигателя основные элементы тормозного устройства (тиристор, диод и их охладители, разветвленная цепь импульсно-фазового управления) находятся под напряжением 220 В, что снижает надежность и безопасность обслуживания тормозного устройства, так как, в случае появления утечек с токоведущих частей на зануленный провод или корпус, может привести к выходу устройства из строя.

Пятый недостаток устройства-прототипа состоит в том, что введение дополнительного тиристора для восстановления в исходное состояние времязадающего конденсатора в цепи импульсно-фазового управления основного тиристора, усложняет его схему управления, что снижает надежность работы тормозного устройства.

Технической задачей, которая решается заявляемым устройством, является повышение надежности за счет полного исключения искрения при замыкании и размыкании контактов тормозного контактора и гальванической связи всех его элементов со статорными обмотками двигателя, находящегося в рабочем состоянии под напряжением сетевого питания, упрощения схемы восстановления в исходное состояние времязадающей RC - цепи импульсно-фазового управления тормозным тиристором, повышение интенсивности торможения на средних и малых оборотах вращения двигателя, а также введения повышенной надежности низковольтной схемы

управления процессом торможения, в которой используется более достоверная импульсная информация о скорости вращения по сравнению с известными аналогами и прототипа схем управления, в которых измерение скорости вращения производится с помощью трехфазного высоковольтного датчика ЭДС частоты вращения для запирания тормозного тиристора и двухфазного высоковольтного датчика напряжения для отключения тормозного контактора или отключение торможения с помощью реле времени.

Целью заявляемого устройства является:

- повышение надежности схемы управления с обеспечением бестоковой (безискровой) коммутации силовых цепей тормозным пускателем;

- обеспечение автоматического выбора ширины импульса торможения (отключение двигателя) в зависимости от времени достижения приводом скорости вращения равной нулю;

- повышение интенсивности торможения на средних и малых оборотах вращения двигателя привода машин с большим моментом инерции.

Поставленная цель достигается тем, что в заявляемое устройство, содержащее общую отрицательную и первую положительную шины источника питания постоянного тока, тормозной контактор с тремя замыкающими контактами, первое реле с замыкающим контактом, тормозной тиристор, шунтирующий диод, аноды которых объединены шиной, катод шунтирующего диода через первый замыкающий контакт тормозного контактора соединен с одной из фаз статорной обмотки двигателя, катод тормозного тиристора через последовательно соединенные конденсатор, регулируемый резистор, диод, катодом к резистору, первый резистор и замыкающий контакт первого реле соединен с анодом тормозного тиристора, а шина между конденсатором и регулирующим резистором соединена с управляющим электродом тормозного тиристора, введены импульсный датчик контроля угловой скорости, подключенным с соответствующей полярностью к общей отрицательной и первой положительной шинам источника питания, формирователь ширины импульса торможения с двумя входами управления и с подключенным к его выходу первого реле, снабженным дополнительньм перекидным контактом, формирователь ширины импульса тормозного контактора с входом управления, содержащий второе реле с замыкающим контактом, формирователь ширины импульса торможения второй ступени, содержащий третье реле с первым и вторым размыкающими контактами, положительные выводы питания которых объединены второй шиной и подключены через контакты внешней логической цепи управления торможением к первой

положительной шине источника питания, причем первый размыкающий контакт третьего реле подключен параллельно регулирующему резистору, шина между анодами тормозного тиристора и шунтирующего диода соединена через второй замыкающий контакт тормозного контактора с другой фазой статорной обмотки двигателя, катод тормозного тиристора соединен с нулевой шиной, а катод шунтирующего диода через третий замыкающий контакт тормозного контактора - с одной из фаз сетевого питания, первый дифференциальный вход управления формирователя ширины импульса торможения соединен с выходом импульсного датчика контроля угловой скорости, второй его прямой вход управления через размыкающий контакт третьего реле и размыкающий перекидной контакт первого реле, а вход управления формирователя ширины импульса тормозного контактора через замыкающий перекидной контакт первого реле соединены с общей шиной питания, замыкающий контакт второго реле включен последовательно в цепь управления катушкой контактора торможения.

Формирователь ширины импульса торможения в схеме устройства торможения содержит импульсный транзисторный ключ типа п-р-п с выходом открытого коллектора, накопительный конденсатор, зарядный резистор, времязадающие конденсатор и резистор, разрядные резистор, первый и второй диоды и стабилитрон, при этом вход открытого коллектора транзисторного ключа через катушку первого реле, параллельно которой включена цепь, состоящая из последовательно соединенных зарядного резистора, шунтируемый обратно смещенным первьм диодом, и накопительного конденсатора, соединен с положительным выводом питания, а вход транзисторного ключа через пороговый элемент, например, стабилитрон, времязадающие резистор и конденсатор соединен с шиной, которая служит первым дифференциальным входом управления, причем положительная . обкладка времязадающего конденсатора через разрядный резистор, а отрицательная обкладка через обратно смещенный второй диод соединены с общей шиной питания, шина между катодом стабилитрона и времязадающим резистором служит вторым прямьм входом управления.

Формирователь ширины импульса тормозного контактора в схеме устройства торможения содержит накопительный конденсатор, зарядный резистор и разрядный диод, при этом положительная обкладка конденсатора и первый вывод катушки второго реле соединены с положительным выводом питания, а второй вывод катушки и отрицательная обкладка накопительного конденсатора через зарядный резистор, шунтируемый обратно смещенным разрядным диодом, соединены с шиной, служащей входом управления.

Формирователь ширины импульса торможения второй ступени в схеме устройства торможения содержит времязадающий конденсатор, разрядные резистор и диод, при этом положительная обкладка времязадающего конденсатора и один вывод разрядного резистора соединены с положительным выводом питания, а отрицательная обкладка через катушку третьего реле, шунтируемая обратно смещенным разрядным диодом, и другой вывод разрядного резистора - с общей шиной питания.

Одновибратор - одноимпульсный ключ типа n-р-n, дополнительно введенный в схему устройства, вход которого соединен с первой положительной шиной питания, открытый коллектор выходного транзистора - со вторым входом управления формирователя ширины импульса торможения, а общий его отрицательный вывод и эмиттер выходного транзистора - с общей шиной питания.

Заявленное устройство поясняется чертежами, где изображены электрические схемы и временные диаграммы.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема электродинамического тормоза.

На фиг.2 - схема управления тормозом. На фиг.3 - цепь управления тормозным контактором. На фиг.4 - импульсный диск датчика угловой скорости.

На фиг.5 - временные диаграммы формирования импульсов тормозного устройства.

5а - импульсы с выхода датчика 19 угловой скорости. 5б - импульсы, поступающие с выхода дифференцирующей цепи на второй вход 23 управления формирователя 21 ширины импульса торможения. 5в - импульс с выхода реле 9 формирователя 21.

5г - импульс с выхода реле 27 формирователя 25 ширины импульса тормозного контактора.

5д - импульс с выхода реле 30 формирователя 29 ширины импульса торможения второй ступени.

5е - двухступенчатый импульс тормозного тока на обмотках двигателя, формируемого тормозным тиристором 11.

5ж - импульс на тормозном контакторе с катушкой 5.

На чертеже (фиг.1, фиг.2 и фиг.3) представлены фрагменты принципиальной электрической схемы заявляемого устройства.

Обмотки асинхронного двигателя 1 подключены к фазам сетевого питания А, В, С посредством контактов 2 линейного контактора.

Устройство содержит общую отрицательную и первую положительную шины 3, 4 источника питания, тормозной контактор с катушкой 5 и тремя замыкающими контактами 6, 7, 8, первое реле 9 с замыкающим контактом 10, тормозной тиристор 11, шунтирующий диод 12, аноды которых объединены шиной, катод шунтирующего диода через первый замыкающий контакт 6 тормозного контактора соединен с одной из фаз статорной обмотки двигателя, катод тормозного тиристора через последовательно соединенные конденсатор 13, регулируемый резистор 14, диод 15 катодом к резистору 14, первый резистор 16 и замыкающий контакт 10 первого реле соединен с анодом тормозного тиристора, а шина между конденсатором 13 и регулирующим резистором 14 соединена через динистор 17 и второй резистор 18 с управляющим электродом тормозного тиристора, импульсный датчик 19 контроля угловой скорости и одновибратор - одноимпульсный транзисторный ключ 20, подключенными с соответствующей полярностью к общей и первой шинам 3, 4 источника питания, формирователь 21 ширины импульса торможения с двумя входами 22, 23 управления и с входящим в его состав первым реле 9, снабженным дополнительным перекидным контактом 24, формирователь 25 импульса тормозного контактора с входом 26 управления, содержащий второе реле 27 с замыкающим контактом 28, формирователь 29 ширины импульса торможения второй ступени, содержащий третье реле 30 с первым и вторым размыкающими контактами 31 и 32, положительные выводы питания формирователей объединены второй шиной 33 питания и подключены через контакты 34 внешней логической цепи управления торможением к первой шине 4 питания, причем первый размыкающий контакт 31 третьего реле 30 подключен параллельно регулирующему резистору 14, шина между анодами тормозного тиристора 11 и шунтирующего диода 12 соединена через второй замыкающий контакт 7 тормозного контактора с другой фазой статорной обмотки двигателя, катод тормозного тиристора 11 соединен с нулевой шиной 35, катод шунтирующего диода 12 через третий замыкающий контакт 8 тормозного контактора - с одной из фаз сетевого питания, первый вход 22 управления формирователя 21 ширины импульса торможения соединен с выходом импульсного датчика 19 контроля угловой скорости, второй его вход 23 управления соединен с выходом одноимпульсного транзисторного ключа 20, вход которого соединен с первой шиной 4 питания, и через второй размыкающий контакт 32

третьего реле 30 и размыкающий контакт перекидного контакта 24 первого реле 9, а вход 26 управления формирователя 25 ширины импульса тормозного контактора через замыкающий перекидной контакт 24 первого реле 9 соединены с общей шиной 3 питания, замыкающий контакт 28 второго реле 27 включен последовательно в цепь управления катушкой 5 контактора торможения.

Формирователь 21 ширины импульса торможения содержит импульсный транзисторный ключ 36 типа n-р-n с выходом открытого коллектора, накопительный конденсатор 37, зарядный резистор 38, времязадающие конденсатор 39 и резистор 40, разрядные резистор 41, первый и второй диоды 42, 43 и стабилитрон 44, при этом вход открытого коллектора транзисторного ключа 36 через катушку первого реле 9, параллельно которой включена цепь, состоящая из последовательно соединенных зарядного резистора 38, шунтируемый обратно смещенным первым диодом 42, и накопительного конденсатора 37, соединены со второй шиной 33 питания, а вход транзисторного ключа через стабилитрон 44, времязадающие резистор 40 и конденсатор 39 соединен с первым входом 22 управления, причем положительная обкладка времязадающего конденсатора 39 через разрядный резистор 41, а отрицательная обкладка через обратно смещенный второй диод 43 соединены с общей шиной 3 питания, шина между катодом стабилитрона 44 и времязадающим резистором 40 служит вторым входом 23 управления.

Формирователь 25 ширины импульса тормозного контактора содержит накопительный конденсатор 45, зарядный резистор 46 и разрядный диод 47, при этом положительная обкладка накопительного конденсатора 45 и один из выводов катушки второго реле 27 соединены со второй шиной 33 питания, а другой вывод катушки и отрицательная обкладка накопительного конденсатора 45 через зарядный резистор 46, шунтируемый обратно смещенньм разрядным диодом 47, соединены со входом 26 управления.

Формирователь 29 ширины импульса торможения второй ступени содержит времязадающий конденсатор 48, разрядные резистор 49 и диод 50, при этом положительная обкладка времязадающего конденсатора 48 и один вывод разрядного резистора 49 соединены со второй шиной 33 питания, а отрицательная обкладка через катушку третьего реле 30, шунтируемая обратно смещенным диодом 50, и другой вывод разрядного резистора 49 - с общей шиной 3 питания.

Устройство работает следующим образом. В рабочем режиме двигатель 1 подключен к сети питания А, В, С замыкающими контактами 2 линейного контактора и разогнан до номинальной скорости. При этом импульсный датчик 19 контроля

скорости, благодаря вращению привода, выдает прямоугольные импульсы на первый вход 22 управления формирователя 21 ширины импульса торможения, но его выходное реле 9, а также реле 27 формирователя 25 ширины импульса тормозного контактора и реле 30 формирователя 29 ширины импульса торможения второй ступени обесточены размыкающим контактом 2 линейного контактора внешней цепи управления торможением 34. Кроме того, транзисторный ключ 36, база которого через стабилитрон 44, шину второго входа 23 управления формирователя 21, размыкающий контакт 32 реле 30 и размыкающий перекидной контакт 24 реле 9 соединена с общей шиной питания, находится в запертом состоянии.

В режиме торможения после размыкания контактов 2 линейного контактора в цепи питания электродвигателя 1 и замыкания его размыкающего контакта 2 в цепи питания автоматики управления торможением 34, кратковременно, через времязадающий конденсатор 48, включается реле 30 формирователя 29 ширины импульса торможения второй ступени, которое одним своим размыкающим контактом 31 размыкает перемычку, шунтирующая регулирующий резистор 14, а другим своим размыкающим контактом 32 снимает запирающий потенциал с базы транзисторного ключа 36. Последний под действием прямоугольных импульсов, поступающих с импульсного датчика 19 на его дифференциальный вход 22 управления, открывается и включает реле 9 и, одновременно, для поддержания реле между импульсами во включенном состоянии, подпитывает через зарядный резистор 38 накопительный конденсатор 37, которое одним своим замыкающим перекидным контактом 24 включает реле 27 формирователя 25 ширины импульса тормозного контактора, которое, в свою очередь, своим замыкающим контактом 28 подает питание на катушку 5 и включает тормозной контактор, а другим своим замыкающим контактом 10 замыкает цепь питания импульсно-фазового управления тормозным тиристором 11.

После бестокового включения тормозного контактора 5 в каждый положительный полупериод сетевого питания запускающим импульсом, поступающего с выхода импульсно-фазовой схемы управления, открывается тормозной тиристор 11. При этом импульсы тормозного тока замыкаются по цепи - с фазы В сетевого питания, замыкающие контакты 8, 6 тормозного контактора, статорные обмотки электродвигателя 1, замыкающий контакт 7 тормозного контактора и через тормозной тиристор 11 на нулевую шину 35 питающей сети. В непроводящий полупериод напряжения сети тормозной тиристор 11 запирается, но в статорных обмотках электродвигателя протекает ток, обусловленный ЭДС самоиндукции этих обмоток, в

том же направлении через шунтирующий диод 12 и замыкающие контакты 7 и 6

тормозного контактора.

В результате прохождения постоянного тока через обмотки статора создается тормозной момент, снижающий скорость вращения ротора двигателя с интенсивностью выбранной из условия допустимой нагрузки на привод для начального этапа торможения первой ступени. Регулирование величины тормозного тока (момента) осуществляется изменением угла открывания тормозного тиристора 11 в пределах 10-180 электрических градусов. Запускающий импульс для включения тормозного тиристора 11 формируется времязадающей RC - цепью. В положительный полупериод напряжения сети конденсатор 13 заряжается по цепи: фаза на аноде тормозного тиристора 11, контакт 10, резистор 16, диод 15, регулирующий резистор 14, конденсатор 13, нулевой вывод 35 сети. При достижении на конденсаторе 13 напряжения, равного пробою динстора 17, он разряжается через открытый динстор 17, ограничительный резистор 18, переход - управляющий электрод и катод тормозного тиристора 11. Тиристор 11 открывается, потенциал на его аноде становится скачкообразно равным около нуля, конденсатор 13 продолжает разряжаться до нуля и схема импульсно-фазового управления принимает исходное положение.

По мере падения скорости вращения двигателя снижается тормозной момент на его валу. Для поддержания тормозного момента до первоначального его значения, на скорости вращения ротора двигателя равный примерно половине числу оборотов от номинального значения, срабатывает вторая ступень торможения. Это происходит за счет отключения реле 30 формирователя 29 ширины импульса торможения второй ступени, которое своим первым размыкающим контактом 31 шунтирует регулируемый резистор 14, а другим своим размыкающим контактом 32 подготавливает цепь для запирания транзисторного ключа 36 формирователя 21 ширины импульса торможения через его второй вход 23 управления. При этом тормозной ток скачком увеличивается, и интенсивность торможения повышается. Тормозной момент второй ступени определяется величиной сопротивления времязадающего резистора 16.

При скорости вращения электродвигателя равной около нуля выходное реле 9 формирователя 21 ширины импульса торможения отключается, которое одним своим замыкающим контактом 10 размыкает цепь питания схемы импульсно-фазового управления и тормозной тиристор 11 запирается, а другим своим размыкающим перекидным контактом 24 запирает транзисторный ключ 36 формирователя 21 и отключает питание формирователя 25. Однако, при этом, убывающий тормозной ток, поддерживаемый ЭДС самоиндукции обмоток статора, продолжает протекать через

шунтирующий диод 12 и замкнутые контакты 6 и 7 тормозного контактора.

Отключение реле 27, которое своим замыкающим контактом 28 обесточивает катушку 5, осуществляя бестоковое отключение тормозного контактора, с задержкой времени, определяемой величиной емкости накопительного конденсатора 45, разряжающегося через катушку реле 27 и разрядный диод 47 формирователя 25 ширины импульса тормозного контактора. На этом процесс торможения двигателя заканчивается.

В момент подачи питающего напряжения постоянного тока на шины 3, 4, 33 может произойти нештатное кратковременное (на 0,1-0,3 сек.) включение тормозного тока на неподвижный двигатель 1. Это может произойти только в том случае, если датчик 19 контроля скорости будет находиться во включенном состоянии от воздействия крыльчатки импульсного диска, жестко связанного с приводом механизма. Для предотвращения кратковременного включения тормозного тока на неподвижный двигатель с выхода одноимпульсного транзисторного ключа 20 (одновибратора), открывающегося только в момент включения питающего напряжения на шины 3, 4, подается импульс отрицательной полярности на второй вход 23 управления формирователя 21 для кратковременного запирания транзисторного ключа 36.

Эта же задача может быть выполнена другим способом. Для этого необходимо после подачи питания на шины 3 и 4 подать питание на шину 33 с задержкой по времени, через дополнительные контакты 34 внешнего управления. Минимальная задержка времени определяется временем протекания с выхода датчика 19 зарядного тока конденсатора 39 через базовую цепь транзисторного ключа 36 формирователя 21.

Таким образом (см. временную диаграмму, фиг. 5), для поддержания тормозного момента, примерно, до первоначального его значения, в момент времени tl (фиг.5г, 5е) происходит включение второй ступени торможения; в момент времени 12 фиг.,(5в и 5е), при достижении угловой скорости торможения равной около нуля (w=0), происходит запирание тормозного тиристора 11 и отключение тормозного тока на двигатель 1; в момент времени t3 (фиг. 5д, 5е, 5ж), после спада тормозного тока до нулевого значения, поддерживаемого ЭДС самоиндукции обмоток двигателя, происходит бестоковое отключение тормозного контактора с замыкающими контактами 6,7,8 и катушкой 5.

Технический результат:

- повышение надежности схемы управления торможением с полным обеспечением бестоковой коммутации силовых цепей тормозным контактором;

- повышение интенсивности торможения в интервале средних и малых оборотов вращения двигателя;

- повышение точности измерения фиксации нулевой скорости вращения привода;

- уменьшение разогрева двигателя в режиме торможения за счет

автоматического

формирования ширины импульса торможения в зависимости от времени достижения приводом скорости вращения ротора равной нулю.

Claims (5)

1. Устройство для торможения трехфазного асинхронного двигателя, содержащее общую отрицательную и первую положительную шины источника питания постоянного тока, тормозной контактор с тремя замыкающими контактами, первое реле с замыкающим контактом, тормозной тиристор, шунтирующий диод, аноды которых объединены шиной, катод шунтирующего диода через первый замыкающий контакт тормозного контактора соединен с одной из фаз статорной обмотки двигателя, катод тормозного тиристора через последовательно соединенные конденсатор, регулируемый резистор, диод катодом к регулируемому резистору, первый резистор и замыкающий контакт первого реле соединен с анодом тормозного тиристора, а шина между конденсатором и регулирующим резистором соединена через динистор и второй резистор с управляющим электродом тормозного тиристора, отличающееся тем, что в него введены импульсный датчик контроля угловой скорости, например индуктивный, подключенный с соответствующей полярностью к общей и первой положительной шинам питания, формирователь ширины импульса торможения с двумя входами управления - дифференциальный и прямой и с подключенным к его выходу первого реле, снабженным дополнительным перекидным контактом, формирователь ширины импульса тормозного контактора с входом управления, содержащий второе реле с замыкающим контактом, формирователь ширины импульса торможения второй ступени, содержащий третье реле с двумя размыкающими контактами, причем положительные выводы всех формирователей объединены второй шиной и подключены через контакты внешней логической цепи управления торможением к первой положительной шине питания, первый размыкающий контакт третьего реле подключен параллельно регулирующему резистору, шина между анодами тормозного тиристора и шунтирующего диода соединена через второй замыкающий контакт тормозного контактора с другой фазой статорной обмотки двигателя, катод тормозного тиристора соединен с нулевой шиной сетевого питания, а катод шунтирующего диода через третий замыкающий контакт тормозного контактора - с одной из фаз сетевого питания, первый вход управления формирователя ширины импульса торможения соединен с выходом импульсного датчика контроля угловой скорости, второй его вход управления через размыкающий контакт третьего реле и размыкающий перекидной контакт первого реле соединен с общей шиной питания, вход управления формирователя ширины импульса тормозного контактора через замыкающий перекидной контакт первого реле соединены с общей шиной питания, замыкающий контакт второго реле включен последовательно в цепь управления катушки тормозного контактора.

2. Устройство торможения по п.1, отличающееся тем, что формирователь ширины импульса торможения содержит импульсный ключ типа n-р-n с выходом открытого коллектора, накопительный конденсатор, зарядный резистор, времязадающие конденсатор и резистор, разрядные резистор, первый и второй диоды и стабилитрон, при этом вход открытого коллектора транзисторного ключа через катушку первого реле, параллельно которой включена цепь, состоящая из последовательно соединенных зарядного резистора, шунтируемого обратно смещенным первым диодом, и накопительного конденсатора, соединен с положительным выводом питания, предназначенного для подключения к второй положительной шине питания, а вход транзисторного ключа через пороговый элемент, например стабилитрон, времязадающие резистор и конденсатор соединен с шиной, которая служит первым дифференциальным входом управления, причем положительная обкладка времязадающего конденсатора через разрядный резистор, а отрицательная обкладка через обратно смещенный второй диод соединены с общей шиной питания, шина между катодом стабилитрона и времязадающим резистором служит вторым прямым входом управления.

3. Устройство торможения по п.1, отличающееся тем, что формирователь ширины импульса тормозного контактора содержит накопительный конденсатор, зарядный резистор и разрядный диод, при этом положительная обкладка накопительного конденсатора и первый вывод катушки второго реле соединены с положительным выводом питания, а второй вывод катушки и отрицательная обкладка накопительного конденсатора через зарядный резистор, шунтируемый обратно смещенным разрядным диодом, соединены с шиной, служащей входом управления.

4. Устройство торможения по п.1, отличающееся тем, что формирователь ширины импульса торможения второй ступени содержит времязадающий конденсатор, разрядные резистор и диод, при этом положительная обкладка времязадающего конденсатора и один вывод разрядного резистора соединены с положительным выводом питания, а отрицательная обкладка через катушку третьего реле, шунтируемая обратно смещенным разрядным диодом, и другой вывод разрядного резистора, - с общей шиной питания.

5. Устройство торможения по п.1, отличающееся тем, что в него введен одновибратор - одноимпульсный транзисторный ключ типа n-р-n, вход которого соединен с первой положительной шиной питания, открытый коллектор выходного транзистора - с вторым прямым входом управления формирователя ширины импульса торможения, а общий отрицательный его вывод и эмиттер выходного транзистора - с общей шиной питания.