SU1677841A1

SU1677841A1 - Device for speed control of three-phase induction motor

Info

Publication number: SU1677841A1
Application number: SU894685653A
Authority: SU
Inventors: Альберт Израилевич Лапидус
Original assignee: Белорусский Политехнический Институт
Priority date: 1989-05-03
Filing date: 1989-05-03
Publication date: 1991-09-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Целью изобретени вл етс упрощение. При запуске двигател 1 или в моменты времени , когда скорость двигател ниже задан- ной напр жение рассогласовани , поступающее с задатчика 8 частоты вращени и датчика 9 частоты вращени , через элемент сравнени 7 на блок 10 формировани управл ющих сигналов включают опт- рон 11. Этот оптрон через токоограничивающий резистор 13 включает тиристор 5. Обмотки двигател 1 замыкаютс через резистор 3, и двигатель разгон етс . Коммутирующий конденсатор 4 зар жаетс до напр жени , равного половине падени напр жени на резисторе 3 в выходной цепи мостового выпр мител . Когда скорость двигател 1 превысит заданную , то тиристор 5 закрываетс . Начинаетс процесс спадани скорости двигател , и конденсатор 4 перезар жаетс через резистор 3 и открытый тиристор 6. По достижении заданной скорости снова открываетс тиристор бис помощью конденсатора 4 закрываетс тиристор 6. В результате таких последовательных включений и отключений двигател скорость поддерживаетс на заданном уровне. 2 ил. ЁThe invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of general industrial mechanisms. The aim of the invention is to simplify. When starting the engine 1 or at times when the engine speed is below a given error voltage, coming from the setpoint generator 8 and the rotational speed sensor 9, through the comparison element 7, the control signal generation unit 10 includes the optron 11. This The optocoupler through the current-limiting resistor 13 turns on the thyristor 5. The windings of the motor 1 are closed through the resistor 3, and the motor accelerates. The switching capacitor 4 is charged to a voltage equal to half the voltage drop across the resistor 3 in the output circuit of the bridge rectifier. When the speed of the motor 1 exceeds the set one, then the thyristor 5 closes. The process of decreasing the motor speed begins, and the capacitor 4 is recharged through the resistor 3 and the open thyristor 6. When the desired speed is reached, the thyristor bis is opened again using capacitor 4 to close the thyristor 6. As a result of such successive switching on and off of the motor, the speed is maintained at the specified level. 2 Il. Yo

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of general industrial mechanisms.

Целью изобретени вл етс упрощение .The aim of the invention is to simplify.

На фиг. 1 представлена принципиальна схема устройства дл регулировани частоты вращени трехфазного асинхронного электродвигател ; на фиг. 2 приведен пример выполнени устройства в виде развернутой электрической схемы, на которой показан возможный вариант реализации функциональных блоков.FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for controlling the rotational speed of a three-phase asynchronous motor; in fig. 2 shows an example of a device in the form of an unwrapped electrical circuit, which shows a possible embodiment of the functional blocks.

Устройство дл регулировани частоты вращени трехфазного асинхронного электродвигател 1 содержит трехфазный мостовой выпр митель 2, вход которого предназначен дл подключени к фазным выводам статорной обмотки, катодный вывод трехфазного мостового выпр мител 2 подключен к одному выводу первого резистора 3, другой вывод которого подключен к одному выводу первого конденсатора 4 и к аноду первого тиристора 5, катод которого соединен с катодом второго тиристора 6, анод которого соединен с другим выводом первого конденсатора 4. Устройство также содержит элемент сравнени 7, два входа которого подключены соответственно к выходам задатчика 8 частоты вращени и датО .A device for controlling the rotational speed of a three-phase asynchronous motor 1 contains a three-phase bridge rectifier 2, the input of which is intended to be connected to the phase terminals of the stator winding, the cathode output of the three-phase bridge rectifier 2 is connected to one output of the first resistor 3, the other output of which is connected to one output of the first the capacitor 4 and the anode of the first thyristor 5, the cathode of which is connected to the cathode of the second thyristor 6, the anode of which is connected to another output of the first capacitor 4. Device It also contains an element of comparison 7, two inputs of which are connected respectively to the outputs of the setting device 8 of the rotational speed and datO.

VJVj

44 00 444 00 4

чикэ 9 частоты вращени , выход элемента сравнени 7 подключен ко входу блока 10 формировани управл ющих сигналов с двум парами выходных выводов, подключенных соответственно к светодиодам пер- вого 11 и второго 12 оптронов. Фототиристоры первого 11 и второго 12 оптронов соответственно через второй 13 и третий 14 резисторы включены между анодами и управл ющими электродами перво- го и второго тиристоров 5 и 6 соответственно.speed circuit 9, the output of the comparison element 7 is connected to the input of the control signal generating unit 10 with two pairs of output terminals connected respectively to the LEDs of the first 11 and second 12 optocouplers. The photothyristors of the first 11 and second 12 optocouplers, respectively, through the second 13 and third 14 resistors are connected between the anodes and control electrodes of the first and second thyristors 5 and 6, respectively.

Другой вывод первого конденсатора 4 подключен к общей точке соединени одних вы водов второго, третьего и четвертого кон- денсаторов 15, другие выводы предназначены дл подключени к фазам источника питани .The other lead of the first capacitor 4 is connected to the common connection point of one lead of the second, third and fourth capacitors 15, the other leads are designed to be connected to the phases of the power source.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При запуске электродвигател 1 или в моменты времени, когда скорость двигател ниже заданной, напр жение рассогласовани , поступающее с задатчика 8 частоты вращени и датчика 9 частоты вращени через элемент сравнени 7 на блок 10 формировани управл ющих сигналов, включает оптрон 11. Этот оптрон через токоограничивэющий резистор 13 включает тиристор 5. Обмотки двигател 1 замыкают- с через токоограничивающий резистор 3, и двигатель разгон етс . Коммутирующий конденсатор 4 зар жаетс до напр жени , равного половине падени напр жени на токоограничивающем сопротивлении 3 в выходной цепи мостового выпр мител 2, благодар получению искусственной точки нулевого потенциала за счет трех конденсаторов 15, включенных по схеме Звезда. Из-за падени напр жени на резисторе 3 его средн точка по сравнению с крайними точками имеет нулевой потенциал. Поэтому напр жение на коммутирующем конденсаторе 4 равно разности потенциалов между искусственным нулем и правым выводом резистора 3, соединенного с анодом тиристора 5. Когда скорость двигател 1 превысит заданную, то сигнал элемента сравнени 7 через блок 10 формировани управл ющих сигналов включает оптрон 12, который в свою очередь через резистор 14 включает тиристор 6. и к тиристору 5 через тиристор 6 прикладываетс запирающее напр жение конденсатора 4, тиристор 5 закрываетс . Начинаетс процесс спадани скорости двигател , и конденсатор 4 перезар жаетс через резистор 3 и открытый тиристор 6. По достижении заданной скорости в момент поступлени следующего сигнала с блока 10 на оптрон 11 снова открываетс тиристор 5When starting the electric motor 1 or at times when the engine speed is lower than the set one, the error voltage coming from the setpoint generator 8 of the rotational speed and the sensor 9 of the rotational speed through the reference element 7 to the control signal generating unit 10 switches on the optocoupler 11. This optocoupler through the current-limiting the resistor 13 turns on the thyristor 5. The windings of the motor 1 are closed through the current limiting resistor 3, and the motor accelerates. The switching capacitor 4 is charged to a voltage equal to half the voltage drop on the current-limiting resistance 3 in the output circuit of the bridge rectifier 2, by obtaining an artificial point of zero potential due to the three capacitors 15 connected according to the Star circuit. Due to the voltage drop across the resistor 3, its midpoint has zero potential compared to the extreme points. Therefore, the voltage on the switching capacitor 4 is equal to the potential difference between the artificial zero and the right terminal of the resistor 3 connected to the anode of the thyristor 5. When the speed of the motor 1 exceeds the set, then the signal of the comparison element 7 through the control signal generation unit 10 turns on the optocoupler 12, which turn through the resistor 14 turns on the thyristor 6. and the thyristor 5 is applied to the thyristor 6 and the blocking voltage of the capacitor 4 is applied, the thyristor 5 is closed. The process of decreasing the motor speed begins, and the capacitor 4 is recharged through the resistor 3 and the open thyristor 6. Upon reaching the given speed, the next signal from block 10 to the optocoupler 11 again opens the thyristor 5

и с помощью конденсатора 4 закрываетс тиристор 6. В результате таких последовательных включений и отключений двигател скорость поддерживаетс на заданном уровне.and using the capacitor 4, the thyristor 6 is closed. As a result of such successive switching on and off of the engine, the speed is maintained at a predetermined level.

Задатчик 8 частоты вращени состоит из источника посто нного тока 16, балластного сопротивлени 17, стабилитрона 18 и потенциометра 19, с которого снимаетс сигнал, пропорциональный задаваемой скорости вращени двигател .The rotational speed setting device 8 consists of a DC source 16, a ballast resistance 17, a zener diode 18, and a potentiometer 19, from which a signal is taken proportional to the set rotational speed of the engine.

Датчик 9 частоты вращени состоит из тахогенератора 20, выводы которого включены в диагональ выпр мительного моста 21. Этот мост примен етс дл того, чтобы независимо от направлени вращени тахогенератора 20, пол рность его напр жени , подаваемого на делитель из резисторов 22 и 23, не мен лась.The rotational frequency sensor 9 consists of a tachogenerator 20, the outputs of which are included in the diagonal of the rectifying bridge 21. This bridge is used to regardless of the direction of rotation of the tachogenerator 20, the polarity of its voltage supplied to the divider from resistors 22 and 23, not changed

Элемент 7 сравнени выполнен в виде двух оптронов 24 и 25 и двух резисторов 26 и 27. Напр жение рассогласовани между задатчиком 8 частоты вращени и датчиком 9 скорости частоты вращени подаетс на вход элемента 7 сравнени . Если напр жение задатчика 8 частоты вращени больше напр жени , снимаемого с выхода датчика 9 частоты вращени , то через резистор 26 включаетс тиристорный оптрон 24, если же сигнал с выхода датчика 9 частоты вращени больше сигнала с выхода задатчика 8 частоты вращени , то через резистор 27 включаетс тиристорный оптрон 25. Сигналы с выходов оптронов 24 и 25 подаютс на блок 10 формировани управл ющих сигналов ,Comparison element 7 is made in the form of two optocouplers 24 and 25 and two resistors 26 and 27. The error voltage between the rotational speed setting device 8 and the rotational speed sensor 9 is applied to the input of the comparison element 7. If the voltage of the setting device 8 of the rotation frequency is greater than the voltage taken from the output of the rotation speed sensor 9, then the thyristor optocoupler 24 is turned on through the resistor 26, if the signal from the output of the rotation speed sensor 9 is greater than the signal from the output of the rotation frequency setpoint 8, then through the resistor 27 the thyristor optocoupler 25 is turned on. The signals from the outputs of the optocouplers 24 and 25 are fed to the control signal generating unit 10,

В качестве формировател управл ющих сигналов использована двухтактна схема на двух транзисторах 28 и 29, питаемых от источника посто нного тока 30. Резисторы 31-36 предназначены дл согласовани параметров в цеп х транзисторных усилителей блока 10. В зависимости от соотношени между заданной и действительной скоростью двигател происходит поочередное включение транзисторов 28 и 29, которые в свою очередь управл ют поочередным открыванием оптронов 11 и 12. Сигналы с выхода этих оптронов через резисторы 13 и 14 подаютс на вход соответственно тиристоров 5 и 6.A push-pull circuit based on two transistors 28 and 29 fed from a DC source 30 is used as a control signal generator. Resistors 31-36 are used to match parameters in the transistor amplifier circuits of the unit 10. Depending on the ratio between the set and actual motor speed The transistors 28 and 29 alternately turn on, which in turn control the alternate opening of the optocouplers 11 and 12. Signals from the output of these optocouplers through resistors 13 and 14 are fed to the input of about thyristors 5 and 6.

Таким образом, соединение звездой трех конденсаторов, подключенных к трехфазной питающей сети, и получение тем самым искусственной точки нулевого потенциала позвол ет осуществл ть принудительное гашение тиристоров без дополнительного источника посто нного тока за счет перезар дки коммутационного конденсатора напр жением, равным половине падени напр жени на токоограничивающем сопротивлении в выходной цепи мостового выпр мител . Введение оптронов в управл ющие цепи тиристоров, вместо инерцион- ных элементов - трансформаторов позвол ет увеличить быстродействие устройства , уменьшить его габариты и обеспечивает возможность многовариантного исполнени блока управлени на стандартных полупроводниковых элементах.Thus, the star connection of three capacitors connected to a three-phase mains supply, thereby obtaining an artificial point of zero potential, makes it possible to forcibly quench the thyristors without an additional source of direct current by reloading the switching capacitor with a voltage equal to half the voltage current limiting resistance in the bridge rectifier output circuit. The introduction of optocouplers into thyristor control circuits, instead of inertial elements — transformers, allows to increase the device speed, reduce its dimensions, and allows the multivariate execution of the control unit on standard semiconductor elements.

Claims

Apparatus of the Invention A device for controlling the rotational speed of a three-phase asynchronous electric motor, comprising a three-phase bridge rectifier, which is designed to be connected to the phase terminals of the stator winding, the cathode output of the three-phase bridge rectifier is connected to one output of the first resistor, the other output of which is connected to one output of the first capacitor and to the anode of the first thyristor, the cathode of which is connected to the anode output of the three-phase bridge rectifier and to the cathode of the second

thyristor, the anode of which is connected to another output of the first capacitor, the comparison element, two inputs of which are connected respectively to the outputs of the rotational frequency adjuster and the rotational speed sensor, the output of the comparison element is connected to

the input of a control signal generating unit with two pairs of output pins, characterized in that, for the purpose of simplification, a second, third

and fourth capacitors, second and third resistors, and first and second optocouplers. The LEDs of which are connected to the corresponding pairs of output pins of the control signal generation unit, the photo thyristors of the first and second optocouplers, respectively, are connected via the second and third resistors between the anodes and control electrodes of the first and second thyristors, respectively, another

The output of the first capacitor is connected to the common connection point of one of the outputs of the second, third and fourth capacitors, the other terminals of which are intended for connection to the phases of the power source.

Editor V.Feldman

Compiled by E. Permmyslova

Tehred M.MorgentalKorrektor E.Lonchakova