SU951620A1 - Частотно-управл емый асинхронный электропривод - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах частотного управлени  асинхронным высокочастотным двигателем , имеющих тиристорный преобразователь частоты с  вно выраженным звеном посто нного тока, в частности в препаративных и аналитических ультрацентрифугах .

Известен частотно-управл емый асин-,д хронный электропривод, содержащий регул тор частоты вращени  двигател , преобразователь частоты с  вно выраженным звеном посто нного тока, блок управлени  частотой и блок ,5 управлени  напр жением t1.

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что в нем не обеспечиваетс  эффективное частотное торможение в широком диапазоне частот 20 вращени .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  частотно-управл емый асинхронный электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный к преобразователю Частоты , при этом один вход преобразовател  частоты подключен к блоку управлени  напр жением, вход которого через диод св зан с регул тором полного тока, а другой вход преобразовател  через блок управлени  час тотой подключен к выходу сумматора, вход которого св зан с датчиком частоты вращени  и с выходом регул тора частоты вращени , причем указанные блоки управлени  имеют обlljyю шину 2.

Однако указанное устройство имеет два дополнительных контура регулировани  - регул тор частоты скольжени  и регул тор активного тока, что усложн ет устройство и его настройку. Кроме того, введение дополнительных контуров делает систему менее устойчивой к работе, а следовательно , и менее надежной. Наибо3 лее существенный недостаток этого устройства при использовании его в механизме центрифуг заключаетс  втом , что в момент перехода в режим торможени  или в момент перехода из режима торможени  в режим разгона со даетс дополнительный ударный момен который при вращении ротора ультрацентрифуги на высоких оборотах (до 75000 рб/мин) недопустим, так как м жет привести к поломке струны, на которой подвешен электродвигатель, или к перемешиванию препаратов в кювете ротора. Возникновение ударного момента на- высоких оборотах объ сн етс  тем, что при переходе и режима раз гона или стабилизации в режим торможени  частота скольжени  снижаетс  до нул , а затем становитс  отрицательной. В момент, когда частота скольжени  приближаетс  к нулю , ток статора резко уменьшаетс . В ответ же этот регул тор полного тока через блок управлени  напр жен ем увеличивает напр жение питани  преобразовател  частоты и, следовательно , создает условие дл  резкого перехода в режим торможени  с возникновением дополнительного удар ного момента при по влении отрицательного скольжени . Аналогичный эффект наблюдаетс  также при выходе из режима торможени . Цель изобретени  - повышение надежности устройства путем исключени бросков момента при изменении режима работы двигател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что частотно-управл емый элект ропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, преобразователь ч тоты, к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, при этом один вход преобразовател  частоты подключен к блоку управлени  н пр жением, вход котЬрого Через диод св зан с регул тором полного тока, а другой вход преобразовател  через блок управлени  частотой подключен выходу сумматора, вход которого св  зан с датчиком частоты вращени  и с выходом регул тора частоты вращени  при этом указанные блоки управлени  имеют общую шину, снабжен двум  три герами Шмитта, управл емым ключом, двум  дополнительными диодами и дел телем напр жени  с управл ющим вхо4 дом, причем входы триггеров подключены к выходу регул тора частоты вращени , выход сумматора соединен со входом блока управлени  напр жением через делитель напр жени  и через управл емый ключ св зан с общей шиной указанных блоков управлени , выход первого триггера соединен с управл ющим входом делител  напр жени , а выход второго триггера- с управл ющим входом указанного ключа и через первый вспомогательный диод с входом регул тора полного тока, а выход последнего через второй вспомогательный диод подключен к входу сумматора . На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит асинхронный электродвигатель 1, подключенный к преобразователю 2 частоты, блок 3 управлени  напр жением, блок k управлени  частотой, регул тор 5 полного тока, датчик 6 тока; преобразователь 7 частота-напр жение, причем в случае использовани  аналогового датчика частоты и аналогового регул тора частоты вращени  преобразователь 7 может отсутствовать, регул тор 8 частоты вращени , ко входу которого подключен датчик 9 частоты вращени , сумматор 10,вход которого подключен через параллельные цепочки из резистора 11, диода Т2, резистора 13 и диода 1 к выходу регул тора 8 частоты вращени  (в-.случае , когда скольжение двигател  в процессе разгона и торможени  может быть задано одинаковой величины, цепочка из элементов 11-И исключаетс , а выход регул тора 8 частоты вращени  непосредственно подключаетс  ко входу сумматора 10), второй триггер Шмитта 15, выход которого подключен к управл ющему входу управл емого ключа 1б и через первый дополнительный диод 17 - ко входу регул тора 5 полного тока, выход которого через диод 18 подключен к блоку 3 управлени  напр жением и второй дополнительный диод 19 ко входу сумматора 10, первый триггер Шмитта 20, выход которого подключен к управл ющему входу делител  21 напр жени . Управл емый ..ключ 1б и блоки управлени  имеют общую шину 22. Устройство работает следующим образом . 5 Частотный сигнал с датчика 9 час тоты вращени  поступает на вход сумматора 10 либо непосредственно, либо через преобразователь 7. Напр  жение На выходе сумматора 10 преобразуетс  в частотный сигнал блоком k и поступает на преобразователь 2 частоты. Коэффициент передачи в зам нутом контуре, состо щем из преобраз вател  2 частоты, блока k управлени  сумматора 10, датчика 9 частоты, подбираетс  таким образом, чтобы скольжение электродвигател  1 равн ло нулю. В случае, если заданна  частота вращени  превышает частоту вращени  ротора на выходе регул тора 8 на величину зоны пропорциональности регул тора, то по вл етс  положител ный сигнал максимальной величины, который через диод 12 и резистор 11 поступает на вход сумматора 10. В результате частота статора превышает частоту вращени  ротора на величину, пропорциональную напр жению на выходе регул тора 8 частоты вращени . За счет этого создаетс  посто нное положительное скольжение электродвигател  1, необходимое дл  его разгона. Триггер Шмитта 15 срабатывает от отрицательного сигнала, поэтому он выключен, ключ 16 разомкнут и, следовательно. на выход регул тора 5 полного тока поступает положительный сигнал боль шого уровн . При этом на выходе регул тора 5 полного тока по вл етс  отрицательный сигнал, который. не проходит через диоды 18 и 19 на вход блока 3 управлени  напр жением и на вход сумматора 10 соответственно . Вследствие этого в режиме разгона регул тор 5 полного тока отключен . Сигнал с выхода сумматора 10 по ступает на вход блока 3 управлени  напр жением, который задает напр жение питани  преобразовател  2 час тоты, причем это напр жение пропорционально сигналу на выходе сумматора 10. За счет этого поддерживаетс  посто нным отношение напр жени  пита ни  преобразовател  к частоте, что  вл етс  необходимым условием notTO нства момента, развиваемого двигателем . Величина напр жени  на выходе бло ка 3 управлени  напр жением, задаваема  напр жением на его входе,  вл етс  небольшой и необходима дл  повышени  момента при очень низких 0 частотах вращени . В процессе разгона ротора, когда положительное напр жение на входе триггера Шмитта 20 велико, последний выключает управл емый делитель 21 напр жени . В результате возрастает напр жение, поступающее на вход блока 3, и, следовательно , напр жение питани  преобразовател  2. При приближении частоты ротора к заданной регул тор 8 входит в зону пропорциональности, в результате чего напр жение на его выходе начинает уменьшатьс . При этом триггер Шмитта 20 включает управл емый делитель 21, который снижает напр жение, поступающее с выхода сумматора 10 на вход блока 3, на 15-20%, что, в свою очередь, обуславливает уменьшение напр жени  питани  преобразовател  2. Это и обеспечивает плавный переход на заданную частоту вращени . Далее устройство начинает работать в режиме стабилизации , при котором заданна  частота поддерживаетс  с помощью регул тора 8 частоты вращени . В случае, если регул тору 8 задаетс  частота, менее частоты вращени  ротора на величину зоны пропорциональности регул тора, то устройство переходит в режим торможени . При этом на выходе регул тора 8 по вл етс  отрицательный сигнал максимальной величины. Этот сигнал поступает на вход сумматора 10 через цепочку, состо щую из диода 14 и резистора 13. Так как сумматор 10 обладает демпфирунэщими свойствами, частота статора начинает плавно снижатьс  и становитс  в конце концов менее частоты ротора, т.е. скольжение становитс  отрицательным. Одновременно срабатывает триггер Шмидта 15 который включает управл ,емый ключ 1б, св зывающий с общей шиной выход сумматора 10. В результате напр жение питани  преобразовател  2 частоты снижаетс  до минимальной величины, определ емой напр жением Усцл-При срабатывании триггера Шмитта 15 Напр жение на его выходе становитс  менее напр жени  переключени  диода 17. В результате включаетс  регул тор 5 полного тока и замыкаетс  контур обратной св зи через диод 19. В случае, если в процессе торможени  ток статора двигател  1 превышает заданное значение, регул тор полного тока вырабатывает сигнал, который через диод 19 пос7

упает на вход сумматора 10 и снижат величину скольжени . В результате этого ток статора уменьшаетс  до заданной величины, т.е. при перехое в режим торможени , когда еще кольжение положительно, осуществл етс  снижение напр жени , питающего реобразователь 2 частоты. Через некоторое врем  скольжение снижаетс  о нул , а ток статора также падает о нул . Затем начинает возрастать трицательное скольжение, и ток статора плавно нарастает до значени , заданного задатчиком регул тора тока (не показан). Это позвол ет осуествить плавный переход в режим торможени . На высоких частотах вели чина реактивного тока, потребл ема  электродвигателем 1v велика. Поэтоу сигнал с выхода регул тора 5, пос тупающий через диод 18 на вход блока 3 управлени  напр жением, превосходит сигнал, создаваемый напр жением Уса/. Вследствие этого выходное напр жение блока 3 близко к нулю. При торможении на низких частотах реактивный ток, потребл емый электро двигателем 1, снижаетс , сигнал на выходе регул тора 5 падает и выходное напр жение блока 3 увеличиваетс  до уровн , при котором ток статора приближаетс  к значению, заданному задатчиком регул тора 5. Следовательно , при торможении на низких частотах вступает в действие так же контур обратной св зи по току :.т статора, образованный регул тором 5, диодом 18 и блоком 3 управлени  напр жением.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигаетс  упрощение схемы, повышение надежности и устойчивости ее работы за счет исключени  регул тора скольжени  и регул тора активной составл ющей тока, а также повышаетс  плавность входа в режим торможени  и стабилизации : за счет уменьшени  части напр жени  питани  преобразовател  частоты в начале процесса торможени  и уменьшение части этого напр жени  в начале процесса стабилизации частоты вращени . Благодар  этому резко уменьшаетс  веро тность возникнове516208

ни  механических неисправностей, привод щих к аварийным ситуаци м, и повышаетс  качество делени  исследуемого препарата,

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 399991, кл, Н 02 Р 7Л2, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР N° 716125, кл. Н 02 Р , 1978.