SU1267581A1 - Способ регулировани скорости трехфазного асинхронного электродвигател и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  регулировани  скорости асинхронных двигателей. Целью изобретени   в , л етс  снилсение колебаний скорости. Согласно данному способу регулиро- вание скорости двигател  осуществл Еот путем чередовани  режимов номинальной и пониженной скорости с перем..скважностью, причем режим пониженной скорости характеризуетс  неполноразным питанием статорной обмотки от одной или двух фаз. Устройство дл  реализации способа содержит 3 тиристорных ключа 1, блок с Ф 3 гальванической разв зки, восьмиразр дный регистр 21 сдвига и блок управлени ; 2 с.п. ф-лы, 3 ил..

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости асинхронных электродвигателей.

Целью изобретения является снижение колебаний скорости.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема восьмиразрядного регистру, введенного в устройство; на фиг. 3 - эпюры напряжений на элементах устройства.

Устройство для регулирования скорости трехфазного асинхронного электродвигателя содержит три тиристорных ключа 1 в фазах статорной обмотки асинхронного электродвигателя 2, управляющие электроды которых подключены к выходам соответствующих блоков 3 гальванической развязки, формирователь-синхронизатор 4 прямоугольных импульсов,_чвосьмиразрядный кольцевой регистр 5 сдвига, девять логических элементов 2И-НЕ 6 14, логический элемент 8И--НЕ 15,первый и второй инверторы 16 и 17, триггер 18, блок 19 запуска и задания номинальной скорости, блок 20 питания. Выход формирователя синхронизатора 4 прямоугольных импульсов подключен к тактовому входу восьмиразрядного кольцевого регистра 5 сдвига, выходы которого подключены к одним входам восьми логических элементов 2И-НЁ 6-13, другие входы которых снабжены зажимами для подключения к соответствующим выходам блока регулирования скорости, выходы восьми логических элементов 2И-НЕ б-⁴ 13 подключены к соответствующим входам логического элемента 8И-НЕ 15, выход которого подключен к информационному входу триггера 18, вход первого инвёртора 16 подключен к выходу формирователя-синхронизатора 4 прямоугольных импульсов, вход второго инвертора 17 подключен к входу первого логического элемента 2И-НЕ 6, выходы первого и второго инверто ров 16 и 17 подключены к соответст- , вующим входам девятого логического, •элемента 2И-НЕ 14, выход которого, 'подключен к установочному входу триггера, восьмиразрядный регистр 21 сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу первого инвертора 16, , вход выбора режима записи - к выходу блока 19 запуска и задания номинальной скорости, вход последовательной записи - к выходу триггера

1267581 2

18, входы параллельной записи объединены и снабжены зажимом для под ключения шины логической 1”, три выхода восьмиразрядного регистра 21 5 сдвига подключены к входам соответствующих блоков 3 гальванической развязки.

Восьмиразрядный регистр 21 сдвига (фиг. 2) составлен из двух четы10 рехразрядных универсальных регистров 22 и 23 сдвига. Вход последовательного кода регистра 22 является входом последовательной записи восьмиразрядного регистра 21. Вход пос- 15 ледовательного кода регистра 23 соединен с выходом четвертого разряда регистра 22. Объединенные тактовые входы регистров 22 и 23 образуют тактовый вход восьмиразрядного регист20 ра 21. Объединенные входы управления режимом работы регистров 22 и 23 образуют вход выбора режима записи восьмиразрядного регистра 21. На все входы параллельной записи регист25 ров 22 и 23 подан сигнал логической 1. Выходами восьмиразрядного регистра 21 сдвига служат выходы первого и второго разрядов регистра 22 и выход первого разряда регистра 23.

Тиристорные ключи 1 составлены из встречно-параллельно включенных тиристоров с цепями формирования отпирающих импульсов из анодных напряжений .

₃₅ Формирователь-синхронизатор 4 прямоугольных импульсов содержит согласующий трансформатор, первичная обмотка которого включена на фазное напряжение питающей сети, вторичная 40 через диод подключена к резистивному делителю напряжения, подключенному' к входу соединенных последовательно двух инверторов, выход последнего из которых образует выход формирователя-синхронизатора 4 прямоугольных; импульсов.

На фиг. 3 приняты следующие обозначения: 24 и 25 - напряжения соответственно на входе и выходе форми5₀рова.теля-синхронизатора 4 прямоугольных импульсов,26 и. 27 - напряжения на выходах восьмиразрядного кольцевого регистра 5 сдвига,“28 - напряжение на выходе восьми логических ₅₅элементов 2И-НЕ 6-13, 29 - напряжение на выходе логического элемента 8И-НЕ 15, 30, 31 и 32 - напряжения соответственно на входах и на выходе девятого логического элемен4 та 2И-НЕ; 33 - напряжение на выходе триггера 18,‘ 34, 35 и 36 - напряжения на выходах восьмиразрядного регистра 21 сдвига;’ 37, 38 и 39 фазные напряжения статорной обмотки электродвигателя..

Каждый из блоков гальванической развязки содержит транзисторный ключ, вход которого соединен с одним из выходов восьмиразрядного регистра 21 сдвига, а выход нагружен цепью, содержащей резистор и фотодиод тиристорного оптрона, своим выходом включенного в диагональ выпрямленного тока диодного моста.Вторая диагональ моста включена в цепь формирования отпирающих импульсов одного из тиристорных ключей 1.

Обмотка статора электродвигателя 2 соединена в звезду с выведенной нейтралью и подключена через тиристорные ключи 1 к фазам питающей сети, а ее нейтраль - к нулевому проводу.

Устройство работает следующим образом.

С выхода формирователя-синхронизатора 4 прямоугольных импульсов на тактовый вход кольцевого регистра 5 сдвига поступают импульсы сетевой частоты, управляющие регистром 5. На выходах регистра 5 формируются прямоугольные импульсы с периодом регулирования Т_р =1т|.Т и скважностью от

пряжения питающей сети в периоде регулирования, р из которых поступают через ключи 1 на зажимы обмотки статора электродвигателя 2. В схеме на фиг. 1 т= 9 и формируемые на восьми выходах регистра 5 импульсы имеют скважность: 9/8; 9/7; 9/6; 9/5; 9/4; 9/3; 9/2; 9. Эти импульсы поступают на первые входы восьми логических : элементов 2И-НЕ 6-13, на вторые (управляющие) входы которых подан уровень логического О. При выборе одной из пониженных по сравнению с номинальной скоростью вращения электродвигателя 2 на управляющий вход соответствующего элемента 2И-НЕ, например, элемента 2И-НЕ 6, вместо уровня логического О подается уровень логической Г*. На выходе указанного элемента 2И-НЕ появляется инверсный по отношению к поступающему на его первый вход с соответствующего Выхода регистра 5 импульсный сиг

7581 нал, который следует далее на один из входов элемента 8И-НЕ 15, а на его других входах при этом имеется уровень логической 1, поступающий с выходов остальных семи логических элементов 2И-НЕ 7-13. На выходе логического элемента 8И-НЕ вырабатывается импульс, идентичный поступающему на управляющий вход элемента 2ИНЕ 6 с одного из выходов кольцевого регистра сдвига 5.

Импульсы с выхода элемента 8И-НЕ 15 поступают на информационный вход триггера 18. На установочный вход S трйггера 18 подаются импульсы с выхода девятого элемента 2И-НЕ 14, на один вход которого через инвертор 16 поступают импульсы с выхода формирователя-синхронизатора 4, а на второй - проинвертированные элементом 17 импульсы с выхода первого разряда кольцевого регистра сдвига

5. С выхода триггера 18 импульсы подаются на первый вход восьмиразрядного регистра сдвига 21, на второй (тактовый) вход которого поступают проинвертированные элементом 16 импульсы с выхода формирователя-синхронизатора 4. На вход управления режимом работы восьмиразрядного регистра сдвига 21 подается уровень логического О при выборе одной из ступеней·редукции частоты вращения электродвигателя 2 и уровень логической 1 при пуске электродвигателя 2 и работе его с номинальной ’частотой вращения. Указанные уровни поступают с выхода блока 19 запуска и задания номинальной скорости вращения электродвигателя 2. Подача уровня логической 1 при пуске, электродвигателя 2 производится только на время пуска, определяемое параметрами элементов RC-цепочки на ' входе инвертора блока 1’9 запуска и задания номинальной частоты вращения. Уровень логической 1 на выходе указанного блока 19 при формировании номинальной частоты вращения двигателя обеспечивается подачей уровня 1 на управляющий вход содержащегося в нем элемента 2ИЛИ.

Импульсы, получаемые на выходах восьмиразрядного регистра 21 сдвига, имеют взаимный временной сдвиг на

1/3 периода регулирования Т_р, равного в данном случае 9Т сети. Они следуют на входы блоков 3 гальванической развязкй, с выходов которых пос126758 Г тупают .на входы тиристорных ключей 1. Последние реализуют режим полнофазного питания полным напряжением сети электродвигателя 2 при его пуске и работе с номинальной скоростью вращения, а также режим чередующегося неполнофазного питания для получения одной из пониженных скоростей вращения.

В последнем случае тиристорные ключи 1 пропускают в обмотку статора двигателя р<т периодов тока сети, при этом (п>-Р) соответствуют выбранной скорости вращения и представляет собой количество отсекаемых ключей периодов, определяющее продолжительность бестоковой паузы, следующей поочередно в каждой из фаз статора.

Таким образом, введение восьмиразрядного регистра сдвига позволяет реализовать чередующееся неполнофазное питание асинхронного электродвигателя в режиме пониженной скорости и тем самым снизить ее колебания .

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  регулировани  скорости асинхронных электродвигателей. Целью изобретени   вл етс  сниже ние колебаний скорости. На фиг. 1 нредставлена блок-схем устройства; на фиг. 2 - схема восьмиразр дного регистру, введенного в устройство-, на фиг. 3 - эпюры напр  жений на элементах устройства. Устройство дл  регулировани  ско рости трехфазного асинхронного элек тродвигател  содержит три тиристорных ключа 1 в фазах статорной обмот ки асинхронного электродвигател  2, управл ющие электроды которьк подключены к выходам соответствз ющих блоков 3 гальванической разв зки, формирователь-синхронизатор 4 пр моугольных импульсов,, восьмиразр дный кольдевой регистр 5 сдвига, дев ть логических элементов 2И-НЕ 6 14 , логический элемент 8И--НЕ 15,пер вый и второй инверторы 16 и 17, триг гер 18, блок 19 запуска и задани  номинальной скорости, блок 20 питани . Выход формировател  синхронизатора 4 пр моугольных импульсов подключен к тактовому входу восьмиразр дного кольцевого регистра 5 сдв га, выходы которого подключены к одним входам восьми логическ гх элементов 2И-НЁ 6-13, другие входы которьсс снабжены зажимами дл  подключени  к соответствующим выходам бло ка peгyJшpoвaни  скорости, выходы восьми логических элементов 2И-НЕ 6 13 подключены к соответствуюпщм вхо дам логического элемента 8И-НЕ 15, выход которого подключен к информаиз онному входу триггера 18, вход пе вого инвертора 16 подключен к выходу формировател -синхронизатора 4 пр моугольных импульсов, вход второ го инвертора 17 подключен к входу первого логического элемента 2И-НЕ 6, выходы первого и второго инверто ров 16 и 17 подключены к соответствующим входам дев того логического, элемента 2И-НЕ 14, выход которого, подключен к установочному входу три гера, восьмиразр дны регистр 21 сдв га, тактовый вход которого подключен к выходу первого инвертора 16, вход выбора режима записи - к выходу блока 19 запуска и задани  номинальной скорости, вход пocлe цoвaтельной записи - к выходу триггера 812 18, входы параллельной записи объединены и снабжены зажимом дл  под-... ключени  шины логической 1 три выхода восьмиразр дного регистра 21 сдвига подключены к входам соответствующих блоков 3 гальванической разв зки. Восьмиразр дный регистр 21 сдвига (фиг. 2) составлен из двух четырехразр дных универсальных регистров 22 и 23 сдвига. Вход последовательного кода регистра 22  вл етс  входом последовательной записи восьмиразр дного регистра 21. Вход пос- . ледовательного кода регистра 23 соединен с выходом четвертого разр да регистра 22, Обьединенные тактовые входы регистров 22 и 23 образуют тактовый вход восьмиразр дного регистра 21. Об7зединенные входы управлени  режимом работы регистров 22 и 23 образуют вход выбора режима записи восьмиразр дного регистра 21. На все входы параллельной записи регистров 22 и 23 подан сигнал логической 1. Выходами восьмиразр дного регистра 21 сдвига служат выходы первого и второго разр дов регистра 22 и выход первого разр да регистра 23. Тиристорные кгпочи 1 составлены из встречно-параллельно включенных тиристоров с формировани  отпирающих импульсов из анодных напр жений . Формирователь-синхронизатор 4 пр моугольных импульсов содержит согласующий трансформатор, первична  обмотка которого включена на фазное напр жение питающей сети, вторична  через диод подключена к резистивному делителю напр жени , подключенному к входу соединенных последовательно двух инверторов, выход последнего из которых образует выход формировател -синхронизатора 4 пр моугольных; импульсов. На фиг. 3 прин ты следующие обозначени  : 24 и 25 - напр жени  соответственно на входе и выходе формирова-тел -синхронизатора 4 пр моугольных импульсов,26 и. 27 - напр жени  на выходах восьмиразр дного кольце-, вого регистра 5 сдвига,. 28 - напр жение на выходе восьми логических элементов 2И-НЕ 6-13, 29 - напр жеime на выходе логического элемента ВИ-НЕ 15, 30, 31 и 32 - напр жени  соответственно на входах и на выходе дев того логического элемента 2И-НЕ; 33 - напр жение на вькоде триггера 18J 34, 35 и 36 - напр жени  на выходах восьмиразр дного регистра 21 сдвига; 37, 38 и 39 фазные напр жени  статорной обмотки электродвигател ,. Каждый из блоков гальванической разв зки содержит транзисторный ключ, вход которого соединен с одним из выходов восьмиразр дного регистра 21 сдвига, а выход нагрулсен цепью, содержащей резистор и фотодиод тиристорного оптрона, своим вы ходом включенного в диагональ выпр мленного тока диодного моста.Вто ра  диагональ моста включена в цепь формировани  отпирающих импульсов одного из тиристорных ключей 1, Обмотка статора электродвигател  2 соединена в звезду с выведенной нейтралью и подключена через тиристорные ключи 1 к фазам питающей се ти, а ее нейтраль - к нулевому проводу . Устройство работает следующим об разом. С выхода формировател -синхронизатора 4 пр моугольных и fflyльcoв на тактовый вход кольцевого регистра 5 сдвига поступают импульсы сетевой частоты, управл ющие регистром 5. Н выходах регистра 5 формируютс  пр моугольные импульсы с периодом регу лировани  Тр т.Т и скважностью от . - до гп, где т- число периодов на пр жени  питающей сети в периоде ре гулировани , р из которых поступают через ключи 1 на зажимы обмотки статора электродвигател  2. В схеме на фиг. i m 9 и формируемые на восьми выходах регистра 5 импульсы имеют скважность: 9/8; 9/7; 9/6; 9/5; 9/4; 9/3; 9/2; 9. Эти импульсы поступают на первые входы восьми логических элементов 2И-НЕ 6-13, на вторые (управл ющие ) входы которых подан уровень логического О. При выборе одной из пониженных по сравнению с номинальной скоростью вращени  электродвигател  2 на управл ющий вход соответствующего элемента 2И-НЕ, например , элемента 2И-НЕ 6, вместо уровн  логического О подаетс  уровень логической 1. На выходе указанного элемента 2И-НЕ по вл етс  ин версный по отношению к поступающему на его первый вход с соответствующего Выхода регистра 5 импульсный сигнал , который следует далее на один из входов элемента 8И-НЕ 15, а на его других входах при этом имеетс  уровень логической 1, поступаюицп с выходов остальных семи логических элементов 2И-НЕ 7-13. На выходе логического элемента 8И-НЕ вырабатываетс  импульс, идентичный поступающему на управл ющий вход элемента 2ИНЕ 6 с одного из выходов кольцевого регистра сдвига 5. Импульсы с выхода элемента 8И-НЕ 15 поступают на информационный вход триггера 18. На установочньш вход S триггера 18 подаютс  импульсы с выхода дев того элемента 2И-НЕ 14, на один вход которого через инвертор 16 поступают импульсы с выхода формировател -синхронизатора 4, а на второй - проинвертированные элементом 17 иьшульсы с выхода первого разр да кольцевого регистра сдвига 5, С выхода триггера 18 импульсы подаютс  на первый вход восьмиразр дного регистра сдвига 21, на второй (тактовый) вход которого поступают проинвертированные элементом 16 импульсы с выхода формировател -синхронизатора 4. На вход управлени  режимом работы восьмиразр дного регистра сдвига 21 подаетс  уровень логического О при выборе одной из ступеней-редукции частоты вращени  электродвигател  2 и уровень логической 1 при пуске электродвигател  2 и работе его с номгнальной частотой вращени . Указанные уровни поступают с выхода блока 19 запуска и задани  номинальной скорости вращени  электродвигател  2. Подача уровн  логической 1 при пуске, электродвигател  2 производитс  только на врем  пуска, определ емое паpaMeTpaNM элементов RC-цепочки на входе инвертора блока 19 запуска и задани  номинальной частоты вращени . Уровень логической 1 на выходе указанного блока 19 при формировании нo   нaльнoй частоть; вращени  двигател  обеспечиваетс  пода- чей уровн  1 на управл ющий вход содержащегос  в нем элемента , Импульсы, получаемые на выходах восьмиразр дного регистра 21 сдвига, меют взаиг шьш временной сдвиг на 1/3 периода регулировани  Тр, равного в данном случае 9Т сети. Они слеуют на входы блоков 3 гальваничесой разв зки, с выходов которых поступают .на входы тиристориых ключей 1. Последние реализуют режим полнофазного питани  полным напр жением сети электродвигател  2 при его пуске и работе с номинальной скоростью вращени , а также режим чередующегос  неполнофазного питани  дл  получени  одной из пониженных скоростей «ращени . В последнем случае тиристорные ключи 1 пропускают в обмотку статора двигател  периодов тока сети при этом (т-Р) соответствуют выбран ной скорости вращени  и представл ет собой количество отсекаемых клю чей периодов, определ ющее продолжи тельность бестоковой паузы, следующей поочередно в каждой из фаз статора . Таким образом, введение восьмиразр дного регистра сдвига позвол ет реализовать чередующеес  неполнофазное питание асинхронного элект родвигател  в режиме пониженной ско рости и тем самым снизить ее колебани  . Формула изобретени  1. .Способ регулированш скорости трехфазного асинхронного электродви гател , в котором чередуютс  режимы номинальной и пониженной скорости вращени  асинхронного электродвигател  с переменной скважностью путем периодическо1о под1слючени  и отключени  фаз ста.торной обмотки асин-- хронного электродвигател  от питающей сети, о т л и ч а ю щ и и с   тем, ЧТО, с целью снижени  колебаш-1й скорости, режим пониженной скорости осуществл етс  путем отключени  от питаю1Е;ей сети одной или двух из трех фаз статорной обмотки асинхронного электродвигатеп  и последующего поочередного подключени  к питающей сети разноименных фаз статорной обмотки асинхронного электродвигател  при одновременном отклю чении одной или двух оставшихс  фа статорной обмотки асинхронного элек тродвигател , дрич ем указанный процес коммутации сохран етс  в. течение врем действи  режима пониженной скорости. 81-,5
2. 2. Устройство дл  регулировани  скорости трехфазного асинхронного электродвигател , содержащее три тиристорных ключа в фазах статорной обмотки асинхронного электродвигател , управл ющие электроды которых подключены к выходам соответствующих блоков гальванической разв зки, формирователь-синхронизатор пр моуголь№1х импульсов, восьмиразр дный кольцевой регистр сдвига, дев ть логических элементов 2И-НЕ, логический элемент 8И-НЕ, первый и второй инверторы , триггер, блок запуска и заДани  номинальной скорости, блок питани , выход формировател -синхронизатора пр моугольных импульсов подключен .к TaKTOBOf y входу восьмиразр дного кольцевого регистра сдвига, выходы которого подключены к одним входам восьми логических элементов 2PI-HE, другие входы которых снабжены зажимами дго1 подкл;очепи  к соответствующим выходам блока регулировани  скорости, выходы восы-ш логических элементов 2И-НЕ подключены к соответствующим входам логического элемента 8И-ИЕ, выход которого подключен к информационному входу триггера, вход первого инвертора подключен к выходу формировател -синхронизатора пр моугольньк импульсов,, вход второго инвертора - к входу первого логического элемента , выходы первого и второго инверторов подключены к соответствующим входам дев того логического элемента 2И-НЕ, выход которого подключен к установочному входу триггера, отличающеес  тем,, что, с целью снижени  колебаний скорости, в него введен восьмиразр дный регистр сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу первого инвертора, вход выбора режима записи - к выходу блока запуска и задани  номинальной скорости, .вход последовательной записи - к выходу трихгера, входы параллельной записи объединены и снабжены зажимом дл  подключени  шины логической 1, три выхода восьмиразр дного регистра сдвига подключены к входам соответствующих блоков гальванической разв зки .

   2Г

   2Ц