Способ импульсного управления асинхронным электродвигателем с вентиляторной нагрузкой и устройство для его осуществления

Способ импульсного управления асинхронным электродвигателем с вентиляторной нагрузкой и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем с вентиляторной нагрузкой. Целью изобретения является повышение надежности двигателя и экономичности за счет ограничения максимально допустимой по нагреву асинхронного двигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования. Устройство для осуществления способа содержит задатчик 1 режима, блоки 2,3 сравнения, тиристорные коммутаторы 4,5, датчик 6 измеряемого параметра, блок 7 согласующих усилителей, преобразователь "Напряжение-скважность импульсов" 8, пороговый элемент 9, блок 10 задержки, ключевой элемент 11, блок 12 линейных дросселей. Электродвигатель 13 с вентиляторной нагрузкой 14 на валу с минимально допустимой частотой, определяемой требованиями объекта 15 регулирования к колебаниям частоты вращения, подключают на пониженное синусоидальное напряжение, соответствующее номинальному состоянию электродвигателя при повышенном его скольжении, а регулирование частоты вращения осуществляют за счет изменения скважности подключений двигателя на указанное пониженное напряжение. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 02 Р 5/402

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4254308/24-07 (22) 24.04.87 (46) 30 01 90 Бюл. Н 4 (71) Горьковский политехнический институт (72) А,И.Зайцев, В.А.Тихомиров и С.В.Железняков (53) 621.3 16.717(088.8) (56) Петров Л.П., Андрющенко О.А,, Капинос В.И. и др. Тиристорные преобразователи напряжения для асин- хронного электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1986, с. !08-115.

Авторское свидетельство СССР

И 1072227, кл. H 02 P 5/402, 1984. (54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ

АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С

ВЕНТИЛЯТОРНОЙ НАГРУЗКОЙ И УСТРОЙСТВО .ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем с вентиляторной нагрузкой. Целью изобретения является по° вышение надежности двигателя и эко„„SU„,1539949 А 1

2 номичности за счет ограничения мск симально допустимой по нагреву асин хронного двигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования. Устройство для осуществления способа содержит задатчик 1 режима, блоки 2, 3 сравнения, тиристорные коммутаторы 4, 5, датчик 6 измеряемого параметра, блок 7 согласующих усилителей, преобразователь 8 напряжение-скважность импульсов, пороговый элемент 9, блок 10 задержки, ключевой элемент 11, блок 12 линейных дросселей. Электродвигатель 13 с вентиляторной нагрузкой 14 на валу с минимально допустимой частотой, определяемой требованиями объекта

15 регулирования к колебаниям частоты вращения, подключают на пониженное синусоидальное напряжение, соответствующее номинальному состоянию электродвигателя при повышенном его скольжении, а регулирование частоты вращения осуществляют за счет изме нения скважности подключений двигателя на указанное пониженное напряжение. 2 с.п. ф"лы, 3 ил.

1539949 (1 - 8Ф) где S„ х„х,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем с вентиляторной нагрузкой.

Цель изобретения - повышение надежности двигателя и экономичности за счет ограничения максимально допустимой по нагреву асинхронного . электродвигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования, а также упрощение, повышение надежности и экономичности устрой- . ства.

На фиг.! представлена функциональная схема устройства для осуществления способа импульсного управления асинхронным электродвигателем, на фиг.2 - механическая характеристика электродвигателя и характеристика нагрузки, на фиг.3 - характеристика порогового элемента.

Устройство для осуществления предлагаемого способа управления содержит (фиг.1) задатчик 1 режима, первый и второй блоки 2 и 3 сравнения, первый и второй тиристорные комму. таторы 4 и 5, датчик 6 измеряемого параметра, блок 7 согласующих усилителей, преобразователь 8 напряжениескважность импульсов,,пороговый эле, мент 9, блок 10 задержки, ключевой элемент- 11 и блок 12 линейных дросо селей. Входы первого и второго тиристорных коммутаторов 4 и 5 объеl динены и предназначены для подключения к питающей сети, выходы первого тиристорного коммутатора 4 и бло ка 12 линейных дросселей объединены и предназначены для подключения к . выводам статорной обмотки асинхронгде р к - номинальный момент сопротивленияя; î.ь4 - синхронная и номинальная частоты вращения электро. двигателя, S - текущее значение скольже ния, определяемое из уравнения

5 !

О

40 ного электродвигателя 13 с. вентиляторной нагрузкой 14 на валу. Входы блока 12 линейных дросселей соедине ны с выходами второго тиристорного коммутатора 5, управляющий вход которого через последовательно соединенные блок 7 согласующих усилителей и преобразователь 8 напряжениескважность импульсов соединен с выходом первого блока 2 сравнения и первым входом второго блока 3 сравкения. Первый и второй входы первого блока 2 сравнения соединены с выходами соответственно задатчика 1 режима и датчика б измеряемого параметра, вход которого соединен с объ ектом 15 регулирования. Выход второго блока 3 сравнения через пороговый элемент 9 соединен с управляющими входом первого тиристорного коммутатора 4, входом блока 10 за держки и информационным входом ключевого элемента 11, управляющий вход которого соединен с выходом блока 10 задержки, а выход - с вторым входом второго блока 3 сравнения, Сущность способа импульсного управления асинхронным электродвигателем с вентиляторной нагрузкой сос1 таит в том, что электродвигатель с минимально допустимой частотой, определяемой требованиями объекта регулирования к колебаниям частоты вращения, подключают на пониженное синусоидальное напряжение, соответствующее номинальному тепловому состоянию асинхронного электродвигателя с при повышенном его скольжении, а регулирование частоты вращения осуществляют за счет изменения скважности подключений электродвигателя на укаэанное пониженное напряжение, которое выбирают иэ выражения

2 + (х, + с,х,)21 (1) А- + (1 — А) — = 1, (2)

S S

S Вн номинальное значение скольжения; индуктивные сопротивления обмоток статора и приве-. денное ротора, 1539949 6

Z(С =1+- 1 ю полное сопротивление обмотки статора и контура намагничивания, t — скважность включения

Т

Ф

4 tlat, Т вЂ” время работы и время цикла;

А = (-o<) — конструктивный коэффици—

Ií ент электродвигателя;

1 и I - номинальные значения на ма ган н ничивающего тока и тока статора.

Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом.

На входы первого блока 2 сравнения поступают сигналы с задатчика 1 режима и с датчика б измеряемого параметра, и на выходе первого блока 2 сравнения вырабатывается сигнал рассогласования UzÄ . При U>„ (U „ н"z (фиг,3) данный сигнал, поступая на вход преобразователя 8 напряжение скважность импульсов, определяет режим его работы, а преобразователь

8, в свою очередь, через соединенные последовательно блок 7 согласующих усилителей, второй тиристорный коммутатор 5 и блок 12 линейных дросселей задает среднюю частоту вращения электродвигателя 13, вентиляторной нагрузки l4 и, соответ ственно, температуру объекта.15 регулирования, При значительном отклонении (превышении) сигнала с выхода датчика 6 измеряемого параметра, заданного задатчиком 1 значения, сигнал U „) U „ (фиг,3) формирует сигнал на выходе второго блока 3 рассогласования, что вызывает появление сигнала с высоким уровнем на выходе порогового элемента 9.

Данный сигнал поступает на управляющий вход первого тиристорного коммутатора 4, который, включаясь, подключает электродвигатель 13 на полное напряжение сети. Частота вращения электродвигателя 13 и вентиляторной нагрузки 14 резко увеличивается, а температура объекта 15 регулирования понижается, Одновременно выходной сигнал высокого уровня с порогового элемента 9 поступает на вход блока 10 задержки и через ключевой элемент Tl на второй

Для формирования укаэанного пониженного синусоидального напряжения на зажимах статора электродвигателя

55 использован блок 12 линейных дросселей переменного тока, которые ограничивают значение синусоидального напряжения, а следовательно, и час.тоты вращения на заданном уровне, 5

1Î

30 вход второго -блока 3 сравнения °

Таким образом осуществляется блокировка порогового элемента 9 на время, заданное блоком 10 задержки, т.е. обеспечивается вращение электродвигателя 13 с номинальной частотой вращения в течение заданного времени. Время задержки устанавливается таким, чтобы исключить пуски электродвигателя на номинальное напряжение питания с частотой, превышающей приведенную в паспорте данного электродвигателя, Через время, заданное блоком 10 задержки, ключевой элемент l1 выключается и отключает второй вход второго блока 3 сравнения, сигнал на выходе которого теперь определяется только сигналом на его первом входе. Когда сигнал на выходе первого блока 2 сравнения достигнет значения U>„ c У „, (фиг.3), пороговый элемент 9 отключает первый тиристорный коммутатор 4 и частота вращения электродвигателя 13 определяется преобразователем 8 напряжение - скважность импульсов. Если после срабатывания блока 10 задерж" ки U > U „, то электродвигатель

Ьr 8 <

13 продолжает вращаться с номинальной частотой.

Частота вращения электродвигателя 13 вместе с жестко посаженной на его вал вентиляторной нагрузкой 14 регулируется в пределах от 0 до и, (фиг.2), Кривые А и В - естественная и искусственная механические ха" рактеристики электродвигателя 13, кривая С - характеристика вентиляторной нагрузки 14 . Точка а определяется как пересечение искусственнои механической характеристики электро- двигателя 13, полученной при пониженном значении синусоидального нап" ряжения на зажимах статора, соответ" ствующей номинальному тепловому состоянию электродвигателя 13, и харак" теристики вентиляторной нагрузки 14, Точка Ь соответствует номинальному режиму работы.

1539949 где р еи

I

9< ° соответствующем номинальному состоя нию электродвигателя 13, что надежно защищает его от возможного пере грева при повышенном скольжении, исключает высшие гармоники питающего тока, существенно уменьшает пусковые токи и ofðàíè÷éBàåò значение .ударного тока в момент пуска, т,е. линейные дроссели переменного тока позволяют повысить надежность, долговечность и экономичность устрой- ства, частота подключений электродвигателя 13 на пониженное синусоидальное напряжение, задаваемая преобразователем 8 напряжение - скважность импульсов, постоянна и определяется предельными требованиями объекта 15. регулирования к колебаниям частоты вращения вентиляторной нагрузки l4.. В случае, когда объектом 15 регулирования является охлаждаемая жидкость, а контролируемым параметром - ее температура, частота .вращения может колебаться в значительных пределах вследствие большой постоянной времени нагрева жидкос".н.

Следовательно, частота включения электродвигателя 13 черезвычайно мала и измеряется сотыми и даже тысячными долями герц как из-за указанной большой постоянной времени нагрева жидкости, так и вследствие значительных маховых масс вентиляторной нагрузки 14. Таким образом, в процессе регулирования согласно предлагаемому способу электродвигатель 13 оказывается либо включенным на длительное время на пониженное синусоидальное напряжение, не допускающее его нагрева выше номинального, либо отключенным и работает иа .:,выбеге.

Ч

- номинальный момент сопро-. ти вления, - сопротивление обмотки статора и приведенное сопротивление ротора, -. синхронная и номинальная частоты вращения электродвигат еля, - текущве значение скольжения, определяемое иэ урав нения

Таким образом, способ импульсного управления асинхронным электродвигателем с вентиляторной нагруз кой и устройство для его осуществления позволяют повысить надежность

4 электродвигателя, экономичность и упростить электропривод за счет ограничения максимально допустимой по нагреву электродвигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования, что достигается путем осуществления ШИИ регулирования напряжения, причем значение напряжения, подаваемого на электродвигатель, выбирается из условия обеспечения требуемого теплового состояния электродвигателя.

Формула изобретения

1. Способ импульсного управления асинхронным электродвигателем с вентиляторной нагрузкой, при котором периодически подключают асинхронный двигатель к питающей сети и отключают от нее с помощью тиристорного коммутатора в цепи статора асинхронного электродвигателя, о т л и ч а ющ, и и с я тем, что, с целью повышения надежности двигателя и экономичности эа счет ограничения максимально допустимой по нагреву асинхронного электродвигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования, указанное подключение и отключение асинхронного электродвигателя осуществляют .с минимально допустимой постоянной частотой, при этом устанавливают пониженное напряжение питания U соответствующее номинальному тепловому состоянию асинхронного электродвигателя при повышенном его скольжении и определяемое иэ выражения где S номинальное значение сколь жения, 55 Х < Х - индукти вные сопротивления обмоток статора и приведенное ротора; С

Я( ю ° о

1539949

10 — полное сопротивление обмотки статора и контура намагничивания — скважность включений асин5 хрон но го элек трод ви га тел я, ҄— время работы и время цикла; — конст рук ти вный коэффи циент асинхронного электродвигателя, I è I в номинальные значения намагничивающего тока и тока статора.

Z1j Z0

А= (— -)2

IoH

Тн

Фиа.2

Составитель С.Поэднухов

Техред М.Ходанич Корректор М. Шароцм

Редактор А.Огар

Заказ 228 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

2, Устройство для осуц|ествления способа импульсного управления асинхронным электродвигателем с вентиляторной нагрузкой, содержащее соединенные последовательно задатчик режима и первый блок сравнения, первый тиристорный коммутатор, датчик измеряемого параметра, выход которого подключен к второму входу первого блока сравнения, вход первого тирис- 25 торного коммутатора предназначен для подключения к питающей сети, а его выход предназначен для подключения к выводам статорной обмотки асинхронного электродвигателя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности за счет ограничения максимально допустимой по нагреву асинхронного электродвигателя частоты вращения в нижней части диапазона регулирования, в него введены второй тиристорный коммутатор, блок согласующих усилителей, преобразователь напряжение — скважность импульсов, пороговый элемент, блок задержки, ключевой элемент, второй блок сравнения и блок линейных.. дросселей, выход первого блока сравнения соединен с первым входом второго блока сравнения и с входом преобразователя напряжение - скважность импульсов, выход которого через блок согласующих усилителей соединен с управляющим входом второго тиристорного коммутатора, выход которого через блок линейных дросселей соединен с выходом первого тиристорного коммутатора, вход которого соединен с входом второго тиристорного коммута" тора, к выходу второго блока сравнения подключен вход порогового элемента, выходом соединенного с входом блока задержки, информа ционным входом ключевого элемента и управляющим входом первого тиристорного коммутатора, выход блока задержки соединен с управляющим входом ключевого элемента, выход которого подключен к второму входу второго блока сравнения,