SU1334346A1 - Асинхронный электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники и может быть использовано дл  управлени  асинхронными злектродвигател ми общепромыпшенных механизмов. Целью изобретени   вл етс  улучшение энергетических характеристик . В электроприводе, содержащем асинхронный электродвигатель 1, ти- ристорный коммутатор 2, блок импульс- но-фазового управлени  3, регул тор напр жени  4, датчики тока и напр жени  5 и 6, компараторы 9 и 10, блок 11определени  фазового сдвига и блок 12сравнени , за счет введени  блоков 7 и 8 выделени  первых гармоник тока статора и напр жени  питани  электродвигател  1 и несимметричного усилител  13 достигаетс  автоматическое снижение потерь в электродвигателе и снижение потребл емой электроэнергии при уменьшении нагрузки по сравнению с номинальной без применени  тахогенератора. 5 ил. « (Л изад 11 /VfJ t со 00 4 00 4;: CD фиг.Г

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  асинхронными электродвигател ми промышленных механизмов путем регулировани  напр жени  питани  электродвигателей при изменении нагрузки на валу.

Цель изобретени  - улучшение, энергетических характеристик.

На фиг. 1 показана структурна  схема асинхронного электропривода-; на фиг. 2 - вариант выполнени  блока определени  фазового сдвига между током и напр жением статора; на фиг. 3 - вариант выполнени  несимметричного усилител ; на фиг. 4 - временные диаграммы, по сн ющие работу электропривода; на фиг„ 5 - механические характеристики электродвигател .

Асинхронный электропривод (фиг, 1 содержит асинхронный электродвигатель 1, тиристорный коммутатор 2, блок 3 импульсно-фазового управлени  регул тор 4 напр жени , датчик 5 тока статора, датчик 6 напр жени  питани  электродвигател , блоки 7 и 8 выделени  первых гармоник тока статора и напр жени  питани  электродвигател  1, два компаратора 9 и 10, блок 11 определени  фазового сдвига между током и напр жением статора, блок 12 сравнени , несимметричньш усилитель 13.

Статорные обмотки асинхронного электродвигател  1 подсоединены к питающей сети через тиристорный коммутатор 2, управл ющие цепи тиристоров которого подсоединены к соответствующим выходам блока 3 импульсно- фазового управлени , вход которого через регул тор 4 напр жени  и несимметричный усилитель 13 подключен К выходу блока 12 сравнени ,, первый вход которого соединен с вькодом блока 11 определени  фазового сдвига между током и напр жением статора.

Второй вход блока 12 сравнени  предназначен дл  подачи сигнала задани . Выход датчика 5 тока статора через блок 7 вьщелени  первой гармоники тока статора подключен к входу первого компаратора 9. Выход датчика 6 напр жени  питани  электродвигател через блок 8 вьщелени  первой гармоники напр жени  питани  электродвигател  соединен с входом второго компаратора 10, Выходы 14 и iS компа

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ратора 9 и 10 подключены к входам блока -11 определени  фазового сдвига между током и напр жением статора.

Блок 11 определени  фазового сдвига между током и напр жением статора (фиг. 2) содержит резисторы 16-24, стабилитрон 25, диоды 26 и 27, конденсатор 28, операционные усилители

29и 30. Первые выводы резисторов 16 и 17  вл ютс  входами 14 и 15 блока

11 определени  фазового сдвига, а вторые их выводы объединены и соединены с первыми выводами резисторов 18 и 20, а также с одним из выводов стабилитрона 25, второй вывод которого соединен с обш,ей шиной.

Второй вывод резистора 18 соединен с резистором 19, катодом диода 27 и инверсным входом усилител  29. Выход последнего соединен с катодом диода 26 н анодом диода 27. Анод диода 26 соединен с резисторами 19 и 21. Выход усилител  30,  вл ющийс  выходом блока 11 определени  фазового сдвига, соединен с резистором 22 и конденсатором 28. Инверсный вход усилител  20 соединен с вторь1м выводом резисторов 20-22 и конденсатора 28. входы усилителей 29 и

30через резисторы 23 и 24 соответственно соединены с общей шиной.

Несимметричный усилитель 13 (фиг. 3) содержит резисторы 31-38, диоды 39 и 40, операционные усилители 41 и 42. Входом несимметричного усилител  13  вл ютс  объединенные выводы резисторов 31 и 33, а его выходом - выход операционного усилител  42, соединенный с резистором 36, Второй вывод резистора 31 соединен с резистором 32, катодом диода 39 и инверсным входом усилител  41. Выход усилител  41 соединен с катодом диода 39 и анодом диода 40. Анод диода 40 соединен с резисторами 32 и 34, Инверсный вход усилител  42 соединен с вторыми выводами резис.торов 33-36. Пр мые входы усилителей 41 и 42 через резисторы 37 и 38 соединены с общей шиной. На первый вывод резистора 35 подаетс  сигнал смещени .

На фиг,, 4, где изображена диаграмма состо ний блоков электропривода по фиг. 1 при выполнении блока 11 согласно фиг„ 2, прин ты следующие обозначени : U г, - сигнал на выходе блока 7 выделени  первой гармоники тока статора; Ug - сигнал на выходе

блока 8 вьщелени  первой гармоники напр жени  питани  электродвигател ; Ug, и - сигналы на выходах компараторов 9 и 10; сигнал на стабилитроне 25 (фиг. 2); Ц - сигнал на выходе блока 11 определени  фазового сдвига между током и напр жением статора.

Регулирование напр жени  питани  электродвигател  1 осуществл етс  с помощью тиристорного коммутатора 2 в замкнутой системе в функции частоты вращени  электродвигател . Частота вращени  двигател  определ етс  по фазовому сдвигу между первыми гармониками напр же1 и  и тока статора двигател . Так как в двигательном и генераторном режимах количественные

.соотношени , определ ющие свойства сие-,,,, образование синусоидальных сигналов темы регулировани  напр жени  асин- U и Ug в пр моугольные сигналы

и

кронного двигател  с тиристорным коммутатором, различны, в систему регулировани  включен усилитель 13 с несимметричной характеристикой.

В замкнутой системе регулировани  коэффициент обратной св зи К определ етс  соотношением

9 И и,о

Эти сигналы поступают на

блок 11 определени  фазового сдвига между током и напр жением статора.

25 Дл  вы влени  фазового сдвига между сигналами Ug -ю осуществл етс  суммирование этих сиг налов на резисторах 16 и 17 (фиг. 2) с последующим ограничением уровн  сигналов стабилитроном 25 (сигнал на фиг. 4). С целью получени  сигнала, пропорционального фазовому сдвигу между первыми гармониками тока и напр жени  статора асинхронного двигател  1 производитс  вьщеление

Кос AUy/Aui,

и - изменение напр жени  управлени , пропорциональное изменению Aci угла регулировани  Ы. отпирани  тиристоров;

до) - соответствующа  величина изменени  частоты вращени  . свою очередь, дл  двигательного

а

макс .Зв

а дл  тормозного режима

торм.

-Ч

МИН.ТОРМ

Так как дл  асинхронного двигател  максимальный угол отпирани  тиристоров составл ет примерно 125-130°, а минимальный угол нагрузки мин примерно 20° дл  двигательного режима и примерно 90° дл  тормозного режима, тодс(за К 100, и 40°,

Если прин ть, 4TOA( Л1д)рр„ ,

то из-за разных велич1 н дУ , соот- ветствукндих (оргл коэффициенты обратной св зи дл  двигательного и тормозного режимов требуютс  различные, что вызывает необходимость введени  несимметричного усилител  13 (фиг. 1).

Асинхронный электропривод работает следующим образом.

С помощью датчика 5 тока и датчика 6 напр жени  (фиг. 1) осуществл етс  измерение соответственно тока и напр жени  статора асинхронного двигател . Поскольку эти сигналы имеют несинусоидальную форму, то осуществл етс  выделение первьк гармоник тока и напр жени  (сигналы U, U на фиг. 4) с помощью блоков 7 и 8.выделени  первых гармоник тока и напр жени  соответственно . С помощью компараторов 9 и 10 осуществл етс  пре

и

9 И и,о

Эти сигналы поступают на

0

блок 11 определени  фазового сдвига между током и напр жением статора.

5 Дл  вы влени  фазового сдвига между сигналами Ug -ю осуществл етс  суммирование этих сигналов на резисторах 16 и 17 (фиг. 2) с последующим ограничением уровн  сигналов стабилитроном 25 (сигнал на фиг. 4). С целью получени  сигнала, пропорционального фазовому сдвигу между первыми гармониками тока и напр жени  статора асинхронного двигател  1 производитс  вьщеление

5 абсолютной величины сигнала U/js последующим сглаживанием (U на фиг, 4), Дл  вьщелени  абсолютной величины сигнала используетс  схема активного двухполупериодного выпр мител , реализованна  на операционных усилител х 29 и 30 (фиг, 2), в которой величины резисторов 18-22 равны и в два раза больше величины резистора 21. Поэтому отрицательный сигнал U (фиг, 4) будет инвертироватьс  операционным усилителем 30

0

ивылоузо -t-U,s x(,)U

as

(без учета конденсатора 28), поскольку сигнал на выходе операционного усилител  29 равен нулю за счет отсечки положительного сигнала диодом 27 (фиг, 2),

При положительном сигнале U (фиг, 4) сигнал на выходе операционного усилител  будет определ тьс  алгебраической суммой двух сигналов

сигнала U и сигнала с выхода операционного усилител  29, т.е. соотношением (также без учета конденсатора 28)

и, + и,

26 R

20

OV59

Кгг

кГ

21

К-зе К„

-20

и --12- 8

1.

-и + 2U и

76

15

26

С помощью конденсатора 28 осуществл етс  сглаживание выпр мленного сигнала (сигнал U на фиг. 4) . Сигнал и с выхода блока 11 определени  фазового сдвига используетс  в качестве обратной св зи в замкнутой системе регулировани . Поэтому с помощью блока 12 сравнени  (фиг. 1) осуществл етс  сравнение его с заданным сигналом зависимости от сигнала рассогласовани  осуществл ют автоматическое регулирование угла с отпирани  тиристоров и тем самым напр жени  на статоре асинхронного двигател  1 при изменении нагрузки на его валу. Требуемьй закон регулировани  напр жени  обеспечиваетс  выбором соответствующего типа регул тора 4 и настройкой несимметричного усилител  13 (фиг. 1).

На фиг. 5 представлена естественна  механическа  характеристика о асинхронного Двигател  и зависимость угла нагрузки v(u)) (крива  5 ). Требуемое значение частоты вращени , в зависимости от требуемого закона регулировани , определ ет соответ- .ствующую величину угла нагрузки Ч . Поэтому вьщеленный сигнал U,, (фиг. 4), пропорциональный углу V нагрузки, позвол ет косвенным путем измер ть частоту вращени  асинхронного двигател . Установка соответствующего значени  U на входе блока 12 сравнени  (фиг. 1) обеспечивает требуемую величину частоты вращени , которую необходимо поддерживать посто нной дл  получени  любого из законов регулировани  (по максимуму КПД, минимуму потребл емой мощности, минимуму тока статора и ДР.) .

Настройка системы регулировани  осуществл етс  выбором напр жени  смещени  и резисторов 33, 34 и 36.

43466

Напр жением смещени  регулируетс  величина напр жени , подводимого к статору асинхронного двигател  в режиме холостого хода. Выбором соотношени 

сопротивлений резисторов 33 и 36, 34 и 36 настраиваетс  точность под-- д ержани  частоты вращени  соответственно в двигательном и генератор Q ном режимах. Выбор закона регулировани  осуществл етс  заданием соответствующего значени  U а. Численное значение U дл  каждого из законов определ етс  требуемой скоро g стью (котора  различна дл  различных законов) и находитс  экспериментально либо расчетным путем.

В качестве примера на фиг. 5 приведена механическа  характеристика Б в замкнутой системе регулировани , котора  показьшает, что система регулировани  с предлагаемым устройством управлени  позвол ет поддерживать примерно посто нной частоту

25 вращени  асинхронного двигател .

20

30

35

Таким образом, обеспечиваютс  высокие энергетические характеристик асинхронного электропривода, автома- .тическое снижение потерь в асинхронном электродвигателе и снижение потребл емой электроэнергии с уменьшением нагрузки по сравнению с номинальной без применени  тахогенера- |тора.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Асинхронный электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, статорные обмотки которого подключены к питающей сети через тиристорный коммутатор, блок импульсно-фазового управлени , выходами соединенный с

   управл ющими цеп ми соответствующих тиристоров коммутатора, а входом подключенный к выходу регул тора напр жени , датчик тока статора, датчик напр жени  питани  электродвигател ,

   Дв компаратора, выходами подключенные к входам блока определени  фазового сдвига между током и напр жением статора, выход которого соединен с первьм входом блока сравнени , второй,

   вход которого предназначен дл  подачи сигнала задани , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  энергетических характеристик, введены блок выделени  первой гармо713

   НИКИ тока статора, блок выделени  первой гармоники напр жени  питани  электродвигател , несимметричньй усилитель , выход датчика тока статора соединен с входом блока выделени  первой гармоники тока статора, выход которого подключен к входу первого компаратора, выход датчика напр жени 

   8

   питани  электродвигател  соединен с входом блока выделени  первой гармоники напр жени  электродвигател , выход которого подключен к входу второго компаратора, выход блока сравнени  соединен с входом несимметричного усилител , соединенного выходом с входом регул тора напр жени .

   7«

   W

   CZ}

   17

   25

   KI7 I /б - г4-7 . kizb-ix s

   1

   23

   11

   з

   23

   фиг. 2

   фиг.З

   Л

   Д

   ,, f/5/

   I1 / IV

   - I i Фиг4

   LJ.

   1

   H:

   (УМ

   fi /Mnof

   Составитель С. Позднухов Редактор И. Касарда Техред М.Ходанич Корректор И. Муска

   Заказ 3977/55

   Тираж 659

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Подписное