Электропривод переменного тока

Электропривод переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов, требующих регулирования пускового и тормозного моментов. Целью изобретения является повышение КПД электропривода за счет увеличения среднего значения момента двигателя. Изобретение улучшает пусковые и тормозные характеристики асинхронного короткозамкнутого двигателя путем автоматического, бесконтактного и плавного изменения пускового сопротивления двигателя. Для этого необходимо автоматически по мере разгона (торможения) осуществлять периодическое включение стержней ротора, создавая замкнутый контур. Это достигается тем, что в начальный момент разгона двигателя к обоим короткозамыкающим кольцам 15 и 16 ротора 2 подключены стержни 3, 7, 11, являющиеся первичными обмотками трансформаторов тока, источника питания и датчика частоты вращения. Затем по мере разгона автоматически через диоды блока 17 полупроводниковых элементов с помощью тиристоров импульсного регулятора к промежуточным шинам подключаются остальные стержни 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 13, 14 ротора 2. Время подключенного состояния указанных стержней зависит от времени открытого состояния главного тиристора импульсного регулятора, управляемого системой управления. Это позволяет осуществлять пуск (торможение) двигателя при максимальном пусковом моменте в каждый текущий момент времени, повысить динамическую устойчивость двигателя и осуществлять защиту его при значительных по величине и длительности просадках питающего напряжения. 1 з.п. ф-лы, 15 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si1s Н 02 Р 1/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

16 (21) 4455034/07 (22) 06,07.88 (46) 07.07.91. Бюл, 1л 25 (71} Л енин градский институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В. Н.

Образцова (72) К, Ю. Бурак, В. И. Горбатенко и Н. П.

Лебедева (53) 621.313.333(088.8) (56) Костенко M. П. и Пиотровский А, М, Электрические машины. ч, 11. -М,-Л.: Госэнергоиздат, 1958, с. 442-443.

Авторское свидетельство СССР

hL 1339846, кл, Н 02 Р 2/28, 1985, (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в элект„„5U, „1661947 А1 роприводах механизмов, требующих регулирования пускового и тормозного моментов. Целью изобретения является повышение КПД электропривода за счет увеличения среднего значения момента двигателя. Изобретение улучшает пусковые и тормозные характеристики асинхронного короткозамкнутого двигателя путем автоматического, бесконтактного и плавного изменения пускового сопротивления двигателя.

Для этого необходимо автоматически по мере разгона (торможения) осуществлять периодическое включение стержней ротора, создавая замкнутый контур. Это достигается тем, что в начальный момент разгона двигателя к обоим короткозамыкающим кольцам 15 и 16 ротора 2 подключены стержни 3, 7, 11, являющиеся первичными обмотками трансформаторов тока, источника

1661947

15

25 питания и датчика частоты вращения. Затем по мере разгона автоматически через диоды блока 17 полупроводниковых элементов с помощью тиристоров импульсного регулятора к промежуточным шинам подключаются остальные стержни 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12, 13, 14 ротора 2. Время подключенного состояния указанных стержней зависит от времени открытого состояния главного тиристора

Изобретение относится к электротехнике и может. быть использовано в электроприводах механизмов, требующих регулирования пускового и тормозного моментов, Цель изобретения — повышение КПД электропривода за счет увеличения среднего значения момента двигателя.

На фиг, представлена структурная схема расположения элементов устройства для пуска и торможения АКД; на фиг. 2— принципиальная схема предлагаемого электропривода; на фиг. 3 — принципиальная схема блока полупроводниковых элементов и импульсного регулятора; на фиг. 4

- принципиальная схема формирователя стабилизированного питающего напряжения; на фиг. 5 — принципиальная схема формирователя управляющих импульсов, на фиг. 6 — принципиальная схема формирователя однополярным импульсов; на фиг. 7— принципиальная схема усилителей-формирователей; на фиг. 8 — диаграмма изменения импульсов, вырабатываемых элементами схемы формирователя управляющих импульсов при частоте токов в роторе 1ро,-50

Гц на протяжении одного периода частоты питающего напряжения; на фиг. 9 — то же, при частоте токов в роторе fpor. = 25 Гц на протяжении одного периода частоты питающего напряжения; на фиг. 10 — то же, при частоте токов в роторе fpot = 4 Гц на протяжении 1/6 части периода частоты питающего напряжения; на фиг. 11 — то же, при частоте токов в роторе fpor. = 4 Гц на протяжении одного периода частоты питающего напряжения; на фиг. 12 — то же, при частотах токов в роторе fpox. = 2,78 Гц и fpor. = 2,08 Гц на протяжении части каждого из периодов, меньшей 1/6-й каждого из периодов частоты питающего напряжения; на фиг. 13— электромеханические характеристики АКД в двигательном и тормозном режимах; на фиг. 14 — электромеханические характеристики в двигательном режиме АКД с регулированием пуска известным и предлагаемым импульсного регулятора, управляемого системой управления. Это позволяет осуществлять пуск (торможение двигателя при максимальном пусковом моменте в каждый текущий момент времени, повысить динамическую устойчивость двигателя и осуществлять защиту его при значительных по величине и длительности просадках питающего напряжения. 1 з. п. ф-лы, 15 ил. устройствами без просадок и при длительных просадках питающего напряжения, а также при разных вариантах изменения кривой момента сопротивления приводного механизма; на фиг, 15 — кривые изменения питающего напряжения в случае его длительной просадки и кривые изменения угловой скорости вращения ротора при этих просадках напряжения и постоянном моменте сопротивления приводного механизма, Асинхронный короткозамкнутый двигатель с регулируемым пуском и торможением может быть выполнен в различных вариантах в зависимости от количества стержней в обмотке ротора и требований к динамике пуска и торможения, предьявляемых приводным механизмом. Этим определяется число пар диодов в блоке полупроводниковых элементов, к которым подключаются свободные концы n — mk стержней ротора.

Число трансформаторов тока и элементов в блоке системы управления при этом не зависит от числа стержней в роторе. С увеличением их числа изменяется лишь место установки трансформаторов тока с тем, чтобы они равномерно были распределены по окружности ротора.

Работу предлагаемого электропривода

30 переменного тока рассмотрим на конкретном примере, когда m=3, n=12, k=1, Электропривод переменного тока содержит асинхронный короткозамкнутый двигатель с трехфазной статорной обмоткой

35 1, ротором 2 со стержнями 3 — 14 и двумя короткозамыкающими кольцами 15 и 16 (фиг, 1 и 2), Одни концы всех стержней 3-14 присоединены к одному короткозамыкающему кольцу 15, другие концы -трех стерж40 ней 3, 7, 11 ротора 2, равномерно расположенных по окружности ротора, присоединены непосредственно к второму короткозамыкающему кольцу 16 ротора 2.

Рассматриваемое устройство включает в се45 бя блок 17 силовых полупроводниковых элементов, к выходам 18-26 которого

1661947

20

40 подключены другие концы равномерно расположенных по окружности ротора девяти стержней 4 — 6, 8 — 10, 12 — 14, блок 27 стабилизированного управления, блок 28 питания, выходами 29 — 31 подключенный к одним входам блока 27 стабилизированного управления. Кроме того, в рассматриваемый электропривод введены бесконтактный трехфазный датчик 32 частоты вращения ротора 2, установленный на роторе 2 и подключенный выходными выводами 33 — 38 к другим, одноименным, входам блока 27 стабилизированного управления, и импульсный регулятор (ИР) 39. Блок 17 полупроводниковых элементов (фиг. 3) состоит из девяти пар диодов 40 и 41 — 44, 45, 46 и 47, 48, 49, 50 и 51, 52, 53, 54 и 55, 56, и

57, общие точки 18 — 26 которых образуют одноименные выходы блока полупроводниковых элементов 17, а свободные аноды и катоды каждой пары диодов 40 и 41.(42-57) объединены, соответственно, в минусовую

58 и плюсовую 59 промежуточные шины, К последним подключены одноименные силовые выходы ИР 39, управляющие входы 6063 которого подключены к блоку 27 стабилизированного управления. Блок 28 питания выполнен в виде трех тороидальных трансформаторов 64-66 тока, первичной обмоткой каждого из которых является один стержень из числа трех полностью короткозамкнутых стержней 3, 7 и 11, расположенный каждый по окружности ротора через четыре стержня один от другого. Свободные зажимы 29 — 31 их вторичных обмоток (точки 67-69), соединенных в звезду, образуют выходы 29 — 31 блока 28 питания.

Бесконтактный трехфазный датчик 32 частоты вращения ротора 2 состоит из трех тороидальных трансформаторов 70 — 72 тока, первичной обмоткой каждого из которых является один стержень из числа трех полностью короткозамкнутых стержней 3, 7 и

11, расположенных каждый по окружности ротора через четыре стержня один от другого. А зажимы ЗЗ вЂ” 38 вторичных обмоток указанных трансформаторов тока образуют выходные выводы 33 — 38 бесконтактного трехфазного датчика 32 частоты вращения ротора 2.

ИР 39 содержит главный 73 и коммутирующий 74 тиристоры (фиг. 3), катоды 75 и

76 которых объединены в общую точку, являющуюся первым силовым входом 58 ИР

39, подключенным к минусовой шине 58 блока-полупроводниковых элементов 17.

Между анодами 77 и 78 включен коммутирующий конденсатор 79, общая точка 77 которого с главным тиристором 73 подключена к первому зажиму 80 первого резистора 81, подключенного вторым зажимом (точка 78) к аноду коммутирующего тиристора

74, и которая является вторым силовым входом 59 регулятора 39, подключенным к плюсовой шине 59 блока 17 полупроводниковых элементов.

К управляющему электроду, соответственно, 82 и 83 каждого из тиристоров 73 и

74 подключен свой резистор 84 и 85, свободный зажим каждого из которых является, соответственно, первым 60, и третьим 62 управляющими входами ИР 39. А вторым 61 и четвертым 63 его управляющими входами являются катоды 75 и 76, соответственно. главного 73 и коммутирующего 74 тиристоров, Блок 27 системы управления включает в себя (фиг, 1 и 2) формирователь 86 стабилизированного питающего напряжения (ФСПН), входы которого являются первыми тремя входами 29, 30 и 31 блока 27 системы управления и подключены к выходным одноименным зажимам источника 28 питания.

Кроме того, блок 27 включает в себя формирователь 87 управляющих импульсов (ФУИ), три пары входов 33, 34 и 35, 36, и 37, 38 которого являются другими шестью входами блока 27 системы управления и подключены к одноименным выходным зажимам трехфазного датчика 32 частоты вращения ротора 2. Кроме того. блок 27 содержит два усилителя-формирователя импульсов 88 и

89 (УФИ), первые два входных зажима 90, 91 и.92, 93 каждого из которых подключены к первым двум выходным зажимам 94 и 95

ФСПН 86, третий выход 96 которого подключен к седьмому одноименному входу формирователя ФУИ 87, А два других входных зажима 97, 98 и 99, 100 каждого из УФИ

88 и 89 подключены, соответственно, к первой и второй паре выходов формирователя

ФУИ 87. А оба выхода 60, 61 и 62, 63 каждого из УФИ 88 и 89 подключены, соответственно, к первой и второй одноименным парам управляющих входов импульсного регулятора 39, Трехфазный датчик 32 частоты вращения ротора 2 состоит (фиг. 2) из трех фазных тороидальных трансформаторов 70 — 72 тока, первичной обмоткой каждого из которых является свой фазный стержень, соответственно, 3, 7 и 11 ротора 2 из числа трех короткозамкнутых стержней, а зажимы 33—

38 вторичных обмоток указанных трансформаторов тока являются выходными зажимами датчика 32 частоты вращения ротора 2.

ФСПН 86 содержит (фиг. 4) трехфазный неуправляемый мостовой выпрямитель 101, к выходам 102 и 103 которого подключен

1661947 фильтрующий конденсатор 104, При этом минусовая шина 103 моста 101 является схемным нулем 103, а к плюсовой шине 102 подключен первый резистор 105 (первым зажимом 106), второй зажим 107 которого является третьим выходом 96 ФУИ 87. К тому же зажиму 107 подключен катод первого стабилитрона 108, к аноду которого встречно-последовательно подключен второй стабилитрон 109, Катод последнего подключен через второй резистор 110 к плюсовой шине 106 выпрямительного моста

101 (точка 106), а общая точка 111 стабилитронов 108 и 109 подключена к схемному нулю 103.

Параллельно первому стабилитрону 108 подключен конденсатор 112, а параллельно второму стабилитрону 109 через резистор

113 подключен конденсатор 114, К общей точке 111 стабилитронов 108 и

109 подключен третий резистор 115, последовательно с которым соединен динистор

116, анод которого, в свою очередь, через резистор 113 соединен с катодом второго стабилитрона 109, Между минусовой шиной

103 выпрямителя 101 и анодом динистора

116 включена первичная обмотка 117 трансформатора 118 напряжения, зажимы вторичной обмотки 119 которого являются первыми двумя выходными зажимами 94 и

95 ФСПН 86, ФУИ 87 включает в себя (фиг. 5) блок 120 формирователей 121 — 123 однополярных импульсов (ФОИ), подключенных к логическому элементу ИЛИ 124, и импульсно-фазовый формирователь (ИФФ) 125. Каждая схема ФОИ 121 (122 и 123) включает в себя (фиг. 6) выпрямительный диодный мост 126 (127 и 128) и нуль-орган 129 (130 и 131).

Знакопеременные входы 33, 34 (35, 36 и

37, 38) каждого из выпрямителей 126 (127 и

128) являются одноименными входами 33—

38 ФУИ 87. Плюсовой выходной зажим 132 (133 и 134) каждого из выпрямителей 126 (127 и 128) подключен непосредственно к входу своего нуль-органа 129 (130 и 131). А минусовой выходной зажим 135 (136 и 137) каждого из них подключен к схемному нулю

103 блока 86 (фиг. 4), Выход 138 (139 и 140) каждого из элементов 129 (130 и 131) подключен к логическому элементу ИЛИ 124, а выход 141 .последнего подключен к одноименному входу 141 импульсно-фазового формирователя 125 (фиг. 5).

Импульсно-фазовый формирователь

ИФФ 125 включает в себя (фиг. 5) пять логических элементов 142 — 146 задержки, четыре логических элемента И 147-150, логический элемент ИЛИ-НЕ 151, логический элемент ИЛИ 152, инвертор 153 сигнала, два счетчика 154 и 155 сигналов, два триггера

156 и 157, генератор 158 высокочастотных импульсов, конденсатор 159 и резистор 160.

5 Выход 141 логического элемента 124 формирователя 120 однополярных импульсов подключен к входу 161 первого элемента 142 задержки и к входу 162 третьего элемента 144 задержки ИФФ 125, К прямо10 му выходу 163 элемента 142 подключены вход 164 второго элемента 143 задержки и вход 165 четвертого элемента 145 задержки.

Второй, инверсный, выход 166 элемента 142 подключен к одноименному первому входу

15 166 первого логического элемента И 147, второй вход 167 которого подключен к одноименному выходу генератора 158 высокочастотных импульсов. Выход 168 логического элемента И 147 подключен к одноименному

20 первому С-входу счетчика 154, второй Rвход 169 которого соединен с вторым R-входом 170 второго счетчика 155 и подключен к выходу 171 логики элемента ИЛИ 152, Выход 172 первого счетчика 154 подключен к

25 одноименному С-входу счетчика 155. Четыре выхода 173 — 176 (далее для сокращения будем обозначать эти выходы одним номером 173) последнего подключены к одноименным входам триггера 156, выходы

30 177 — 180 (далее для сокращения — просто 177) которого подключены к одноименным входам логики ИЛИ-НЕ 151. Выход 181 последней подключен к первому одноименному входу логики И 148, второй вход 182

35 которого подключен к одноименному выходу третьего элемента 144 задержки. Выход

183 логики И 148 подключен к одноименному первому входу логики И 149. Второй вход

184 логики И 149 соединен с вторым входом

40 185 логики И 150 и подключен к выходу 186

RS-триггера 157. Выход 99 логики И 149 и схемный нуль 103, созданный в блоке 86, (фиг, 4) образуют вторую пару выходов 99 и

100 блока ИФФ 125. Выход 187 второго

45 элемента 143 задержки подключен к одноименному входу логики И 150, Выход 97 последней и схемный нуль 103 образуют первую пару 97 и 98 выходов блока ИФФ

125. Первый выход 188 элемента 145 задер50 жки подключен к одноименному входу элемента 146 задержки и С-входу 189 триггера

156. Второй, инверсный, выход 190 элемента 145 подключен к одноименному S-входу триггера 157. Второй R-вход 191 последнего 55 подключен к одноименному выходу 191 инвертора сигнала 153, Первый вход 192 логики ИЛИ 152 подключен к одноименному входу 192 элемента 146 задержки, а второй вход 193 логики 152 подключен к одноименному входу 193 инвертора 153 сигнала.

1661947

5.

К входу 193 инвертора сигнала 153, с одной стороны, и к выходу 96 блока 86 (фиг.

4), с другой стороны, подключен конденсатор 159. А между входом 193 инвертора 153 и схемным нулем 103 блока 86 (фиг. 4) вклю- чен резистор 160, УФИ 88 и 89 (фиг. 7) управления тиристорами 73, 74 импульсного регулятора 39 (фиг. 3) состоят каждый из двух оптронов

194, 195 и 196, 197 и двух диодов 198, 199 и

200, 201. При этом первая пара входов 90, 91 и первого 88 и 92, 93 второго 89 УФИ объединены между собой (точки 90, 92 и 91, 93) и подключены к первым двум выходным зажимам 94, 95 формирователя ФСПН 86 (фиг. 4).

Вторая пара входов 97 и 98 первого 88 и вторая пара входов 99, 100 второго 89 усилителей подключены, соответственно, к первой и второй парам выходов ФУИ 87 (фиг. 5). При этом один из зажимов 98 (100) в каждой второй паре входов 97, 98, и 99, 100 усилителей подключен к тому зажиму в соответствующей паре выходов ФУИ 87, который соединен со схемным нулем 103 в

ФСПН 86 (фиг. 4).

В каждом УФИ 88 (89) к второй паре входов 97 и 98 (105 и 106) (катодом к схемному нулю 103 — вход 98 или 100) подключен светодиод 202 (203) первого оптрона 194 (196). Фототиристор 204 (205) каждого первого оптрона 194 (196) анодом подключен к катоду фототиристора 206 (207) второго оптрона 195 (197) и к первому зажиму 90 (92), т. е. к зажиму 94 первой пары входов 94 и 95

УФИ 88 и 89.

Катод фототиристора 204 (205) первого оптрона 194 (196) через встречно-последовательно с ним включенный первый диод

198 (200) подключен к второму зажиму 91 (93), т. е. к зажиму 95 первой пары входов 94 и 95 УФИ 88 и 89.

К этому же зажиму 91 (93) катодом подключен второй диод 199 (201), включенный встречно-последовательно с фототиристором 206 (207) второго оптрона 195 (197).

Кроме того, светодиод 208 (209) второго оптрона 195 (197) в каждом УФИ 88 (89) катодом подключен к схемному нулю 103, т, е. к второму входному зажиму 98 (100), а анодом — к первому зажиму 97 (99) в своей второй паре входов УФИ 88 (89), Катод первого фототиристора 204 (205) и анод второго фототиристора 206 (207) в каждом УФ И являются соответствующей парой выходов 60, 61 (62, 63) УФИ 88 (89).

При этом пара выходов 60, 61 первого УФИ

88 и пара выходов 62, 63 второго УФИ 89 подключены к соответствующей одноимен15

55 ной паре входов импульсного регулятора 39 (фиг. 3).

Предлагаемый электропривод работает следующим образом.

В момент подключения обмотки статора

1 АКД (фиг. 1 и 2) к питающей сети частота вращения ротора 2 равна нулю, а скольжение ротора S»T. = 1. При этом во всех стержнях 3 — 14 ротора 2 наводится ЭДС с частотой, равной частоте питания обмотки статора fpot. = fcT. Кроме того, в короткозамкнутых стержнях 3, 7 и 11, так как они замкнуты с обеих сторон кольцами 15 и 16, начинают протекать токи, обтекающие первичные обмотки трансформаторов 64 — 66 и

70 — 72 тока, На зажимах вторичных обмоток указанных трансформаторов тока появляется свое переменное напряжение, каждое из которых подается на определенный элемент в системе 27 управления ИР 39.

Система 27 управления вырабатывает импульсы управления главным тиристором

73 и коммутирующим тиристором 74 в ИР 39 (фиг. 3). При этом те стержни ротора (из числа неподключенных к второму короткозамыкающему кольцу 16), свободные концы которых на момент рассмотрения оказались под положительным потенциалом наведенной в них ЭДС ротора, оказываются подключенными через соответствующий нечетный диод (41, 43, 45, 47, 49, 51, 63, 55 и 57) к промежуточной плюсовой шине 59 (фиг. 3), А те их них, свободные концы которых оказались под отрицательным потенциалом

ЭДС, подключаются через соответствующий четный диод (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54 и 56) к промежуточной минусовой шине

58. Таким образом, тиристоры 73, 74 и ИР 39 оказываются под действием силового напряжения, индуктируемого в стержнях ротора 2 токами обмотки статора 1, При подаче на главный тиристор 73 управляющего сигнала через входы 60, 61 тиристор 73 открывается. При этом происходит, во-первых, заряд конденсатора 79 по цепи (+)-я шина 59 блока 17 — вход 59 в ИР 39 — точка 80— резистор 81 — конденсатор 79 — точка 77— главный тиристор 73 — вход 58 в ИР 39 — (— )-я шина 58 блока 17. Во-вторых, происходит одновременное подключение всех стержней ротора 4 — 6, 8 — 10, 12-14, не замкнутых на второе короткозамыкающее кольцо 16, к промежуточным шинам 59 и 58 (каждый из перечисленных стержней подключается к соответствующим рассматриваемому моменту времени LUèíàм) через главный тиристор 73 в ИР 39.

Допустим, на рассматриваемый момент времени под действием ЭДС. наведенных токами статора в стержнях 4. 8 и I2 ротора, 1661947

5

30 стики

50 последние будут обтекаться токами по цепи короткозамыкающее кольцо 15 (фиг,2)—

Стержень 4 — точка 18 в блоке 17 (фиг. 3)— диод 41 — (+)-я шина 59 — вход 59 в ИР 39— точки 80 и 77 — главный тиристор 73 — точка

58, а далее по двум цепям диод 46 — точка

21 — стержень 8 — короткозамыкающее кольцо 15; диод 52 — точка 24 — стержень 12— короткозамыкающее кольцо 15, Таким образом, роль второго короткозамыкэющего (к.з.) кольца для стержней, не замкнутых на кольцо 16, выполняют промежуточные шины 59 и 58. А кольцо 16 является перемычкой, служащей к.з. кольцом для стержней 3, 7 и 11 и обеспечивающей пуск двигателя в первый момент подключения обмотки статора к питающей сети и позволяющей формировать питающее напряжение для элементов системы 27 управления (фиг. 2).

Время подключения на замкнутых на второе к,з. кольцо 16 стержней 4 — 6, 8 — 10 и

12-14 к промежуточным шинам 59 и 58 определяется временем открытого состояния главного тиристора 73, При подаче сигнала управления на коммутирующий тиристор 74 через входы 62 и 63 (фиг. 3) происходит принудительная коммутация главного тиристора 73 (разрядом предварительно заряженного конденсатора 79) по цепи (+)-я правая обкладка конденсатора 79 (полярность, указанная на фиг. 3 без скобок)— точка 78 — коммутирующий тиристор 74— точка 58-главный тиристор 73 — точка 77— левая обкладка конденсатора 79.

После закрытия главного тиристора 73 дальнейший разряд конденсатора 79 происходит через коммутирующий тиристор 74 и диоды блока 17. По окончании разряда и перезаряда конденсатора 79 до полярности (+, — ), указанной на фиг. 3 в скобках, к аноду коммутирующего тиристора 74 прикладывается (— }-й потенциал, в результате чего отрицательным обратным напряжением коммутирующий тиристор 74 закрывается, Окончание перезаряда конденсатора 79 до исходной полярности (—, +), указанной на фиг. 3 без скобок, происходит по цепи левая обкладка конденсатора 79 — точка 77 и точка

80 — резистор.&1 — точка 78 — правая обкладка конденсатора 79.

Регулируя время открытого состояния .главного тиристора 73, мы тем самым регулируем время, в течение которого все не короткозамкнутые на второе кольцо 16стержни 4 — 6, 8-10 и 12-14 подключаются к промежуточным шинам 59 и 58 блока 17, выполняющим роль промежуточного короткоэамыкающего кольца И, следовательно, таким образом регулируется величина активного сопротивления стержней ротора, С увеличением времени открытого состояния главного тиристора 73 уменьшается активное сопротивление ротора Rp»=f(i).

С увеличением скорости вращения ротора при пуске двигателя от про =0 до пр(п=(1 S)n<>, (где S — скольжение; np» скорость вращения ротора; и„, — скорость вращения поля статора), а значит при уменьшении скольжения от 5=1 до S = 0 время подключения к шинам 59 и 58 не коротко-. замкнутых стержней 4 — 6, 8 — 10 и 12 — 14 увеличивается от минимальной величины до максимального значения, При этом минимальное время подключения стержней к шинам 59 и 58 определяется при частоте poTopa fp».=fcT,= 50 Гq (T.e. в начальный момент пуска двигателя) и равно сумме

1мин73 = т»кр73 + t эар.79, ГДЕ С»кр,7З вЂ” ПаСПОРтНОЕ ВРЕМЯ ОтКРЫтИЯ главного тиристора 73 при подаче на него управляющего сигнала;

taap.79 — ВРЕМЯ ЗаРЯДа КОММУТИРУЮЩЕГО конденсатора 79 через главный тиристор 73.

Максимальное время подключенного состояния стержней в диапазоне регулируемого пуска к шинам 59 и 58 определяется при минимальном для конкретного типа двигателя скольжении, соответствующем выходу двигателя на устойчивую часть естественной электромеханической ха рактериПри этом активное сопротивление ротора в период разгона двигателя от S=1 до

S=Sugp меняется от Рм кс до Рмин. В результате плавного бесконтактного и автоматического изменения активного сопротивления ротора двигатель разгоняется при максимальном пусковом моменте по кривой 210 (фиг. 13) без провалов величины пускового момента, так как с увеличением скорости вращения ротора в каждый текущий момент времени увеличивается время подключенного состояния всех не короткозамкнутых на второе к,з. кольцо 16 стержней к промежуточным шинам 59 и 58. Иначе говоря, пуск двигателя осуществляется по характеристике, огибающей верхушки каждой конкретной для текущего момента времени пусковой электромеханической харакгеристики 211 — 214 (фиг. 13) двигателя вплоть до выхода ее нэ устойчивую часть естественной электромеханической характеристики.

Аналогичные явления, но в рабочем порядке происходят при торможении двигателя противовключением влоть до выхода его на предельную тормозную характеристику.

1661947

Напряжение питания системы 27 управления ИР 39 создается в короткозамкнутых двумя кольцами 15 и 16 стержнях 3, 7 и 11 при подключении обмотки статора 1 двигателя к питающей сети (фиг; 1 и 2). Токи вторичных обмоток трансформаторов 64-66 тока источника 28 питания (фиг. 2), соединенных в звезду, создают трехфазное переменное напряжение, которое подается на входы 29 — 31 ФСПН 86 в системе 27 управления. В блоке ФСПН 86 это напряжение выпрямляется трехфазным диодным выпрямителем 101 (фиг. 4), в результате чего на шинах 102 и 103 его создается выпрямленное напряжение, которое фильтруется от переменных составляющих конденсатором

104.

Стабилитроны 108 и 109 подобраны таким образом, что порог срабатывания первого из них меньше порога срабатывания второго, т.е.

О пор108 < О пор109

При увеличении выходного напряжения на выпрямителе 101 (в период переходного процесса) на зажимах 102 и 103 и достижении им величины запор.108 стабилитрон 108 пробивается и на выходных зажимах 96 и

103 блока 86 удерживается стабилизированное напряжение, являющееся опорным напряжением микросхем блока 27 системы управления. Таким образом, практически сразу же после подключения обмотки статора 1 к питающей сети все элементы схемы

27 управления, требующие питания, получают его от короткозамкнутых стержней 3, 7 и

11 ротора 2 через трансформаторы 64-66 тока (фиг. 2) и ФСПН 86.

Одновременно с ростом напряжения на зажимах 102 и 103 выпрямителя 101 (фиг;4) в переходном режиме происходит за ряд конденсатора 114 блока 86 по цепи (+) выпрямителя 101 (точки 102 и 106) — резистор

110 — резистор 113 — конденсатор 114— точка 111 — выпрямитель 101 (точка 103).

При достижении в переходном режиме напряжением Uc?

Одновременно динистор 116 переключается в проводящее состояние и конденсатор 114 начинает разряжаться через . динистор 116 и резистор 115, А далее конденсатор 114, резистор 115 и динистор 116 начинают работать как генератор пилообразного напряжения, Благодаря тому, что в качестве трансформатора 118 напряжения используется трансформатор с прямоугольной петлей гистерезиса, на вторичную обмотку 119 последнего трансформируется импульсное, практически прямоугольное, знакопеременное напряжение, которое с зажимов 94и 95 формирователя 86 поступает на одноименные входы УФИ 88 и 89 (фиг.

7). В результате последние получают питание, ожидая управляющих импульсов на

10 входах соответственно 97, 98 и 99, 100.

Проследим теперь, как формируются эти сигналы. Для этого обратимся к фиг. 5 и

6. Одновременно с появлением переменных напряжений на зажимах 29, 27, 30, 68 и 31, 15

69, трансформаторов 64 — 66 источника 28 питания аналогичные процессы происходят в трансформаторах 70-72 тока датчика 32 частоты вращения ротора (фиг, 2). Синусоидальные напряжения с зажимов 33 — 38 этих

20 трансформаторов поступают на одноименные входы ФУИ 87. Каждое из этих напряжений выпрямляется в своем выпрямителе

126 — 128 (фиг. 6) и далее поступает в свою схему нуль-орган 129 — 131. В каждом нуль25 органе по точкам перехода своей фазной синусоиды напряжения через нуль формируются узкие однополярные импульсы напряжения, поступающие на входы 138 — 140 логического элемента ИЛИ 124 (фиг, 5). С выхода 141 последнего эти импульсы поступают одновременно на вход 161 первого логического элемента 142 задержки и на вход 162 третьего элемента 144 задержки в

ИФФ 125 (фиг. 5). Формирование выходных прямоугольных импульсов на выходах 163 и

182 этих элементов 142 и 144 осуществляет30

35 фазного напряжения на выходе 141 логики

124 появляется шесть таких узких импульсов. . Длительность импульсов на выходе 163

45 элемента 142 определяется при частоте, близкой к частоте статоРа fpoT. = fcT = 50 ГЦ, исходя из условия минимального времени открытого состояния главного тиристора 73 (фиг. 3) в ИР 39 следующим равенством

1 1

Т163 = (Трот. Тмин73) = Тот.

6 6

-(Тоткр.73 + Тзар.79), 55

1 где — — Трот. — промежуток времени между

6 соседними импульсами, появляющимися на выходе 141 логики 124 (фиг. 5), т.е. 1/6 часть периода изменения фазного напряжения в момент подключения обмотки статора 1 ся по переднему фронту входных импульсов

161 (162).

40 . В пределах одного периода изменения

1661947

5

20

1 т166= — 6 Трот т163.

45

55 (фиг. 1) двигателя к питающей сети при fpo>.=

= for. = 50 Гц, 1мин.7З вЂ” МИНИМаЛЬНОЕ ВрЕМя подключения стержней 4-6, 8-10, 12-14 ротора 2 к промежуточным шинам 59 и 58 регулятора 39 (фиг. 3).

В процессе всего пуска двигателя величины t163 и tMw73 остаются постоянными, причем величина tMQH73, определяемая паспортным временем открытия главного тиристора 73 и параметрами цепи заряда конденсатора 79 (фиг, 3), на порядок меньше

ВЕЛИЧИНЫ 1163, Т.Е. 1MB+173« t 163 ДЛя fct. =

50 Гц это вытекает из данных

1 1

T„= — = — = 20 мс;

1ст 50 тоткр.73 = 0,008-0,011 мс, тиар.79 = 0,2 — 0,3 мс (в зависимости от параметров цепи первоначального заряда конденсатора 79), откуда: тмин73=0,01+0,3=0,31 мс; тыз= 1/60 — 20 — 0,31=3,33 —.0,31 = 3 мс, По мере разгона двигателя частота тока в роторе fp» уменьшается, а период, соответственно, увеличивается (Т от=1/fpor), т. е, период Тавот — величина переменная. Следовательно, с увеличением скорости вращения ротора пр,т. увеличивается Тро, а значит, увеличивается и время между двумя соседними импульсами на выходе 141 логики 124 (фиг. 5).

На инверсном выходе 166 элемента 142 задержки появляются сигналы, обратные сигналам 163, длительность каждого из которых равна:

Одновременно с импульсами на выходах 163 и 166 элемента 142 также по переднему фронту входных импульсов 162 появляются сигналы на выходе 182 элемента 144 задержки.

На выходах 188 и 190 элемента 145 задержки по переднему фронту входных импульсов 165 формируются свои прямой и инверсный сигналы, а на выходе 187 элемента задержки 143 по заднему фронту входных импульсов 164 формируются свои импульсы, При подаче питающего стабилизированного напряжения на микросхемы системы 27 управления с выходов 96 и 103 ФСПН

86 (фиг. 4) генератор 158 высокочастотных прямоугольных импульсов (фиг, 5) начинает вырабатывать импульсы, поступающие на вход 167 логики 147. B результате на выходе

168 последней при наличии в рассматриваемый момент времени одновременных импульсов на ее входах 166 и 167 появляются импульсы. Кроме того, в момент подачи стабилизированного напряжения с зажимов 96 и 103 на питающие входы микросхем системы 27 управления (фиг, 2), т,е. еще до появления импульсов на выходе 141 логики 124 (фиг. 5), начинается заряд конденсатора 159 в ИФФ 125 по цепи вход 96 — конденсатор

159 — точка 193 — резистор 160 — зажим 103.

При этом потенциал точки 193 скачком возрастает от нуля до значения потенциала на зажиме 96, в результате чего на выходе 191 инвертора сигнала 153 появляется логический нуль, длительность которого определяется временем заряда конденсатора 159.

Появление логического нуля обеспечивает первоначальный сброс RS-триггера

157. При этом на его выходе 186 появляется логический нуль. Таким образом, к моменту появления импульсов на выходе 141 логики

124 на входы 184 и 185 элементов логики И

149 и 150 с выхода 186 RS-триггера 157 поступает логический куль, запрещающий прохождение управляющих сигналов на главный 73 и коммутирующий 74 тиристоры (фиг. 2) на время переходных процессов в

Кроме того, в первоначальный момент подачи питающего напряжения на входы 96 и 103 блоки ИФФ 125 с зажима 193 конденсатора 153 (фиг, 5) на одноименный вход логики ИЛИ 152 поступает сигнал логическая единица, в результате чего происходит предварительный сброс счетчиков 154 и 155 по R-входам 169 и 170, По окончании заряда конденсатора 159 с его зажима 193 на одноименный вход логики 152 подается логический нул.„который постоянно присутствует на этом входе во всех рабочих режимах схемы.

В момент окончания заряда конденсатора 159 потенциал точки 193 снижается до нуля и равен потенциалу точки 103 и на выходе 191 инвертора 153 появляется устойчивая логическая единица, поступающая на вход 191 триггера 157-, Таким образом, элементы 159, 160 и 153 в блоке 125 обеспечивают первоначальный запрет на прохождение сигналов на выходы 97, 98 и 99, 100 (а значит, и запрет на первоначальное прохождение управляющих сигналов на главный 73 и коммутирующий 74 тиристоры) до тех пор, пока не закончатся переходные процессы в элементах схемы после подключения двигателя и источнику питания.

1661947

1167 15 (— Трат T163)

1 1 )67= 15 (6 0,5. 10 -3)= 15 80, 4= 5,36 мс;

1 I з 1

В момент появления на инверсном вы- Частота импульсов, вырабатываемых ходе 190 элемента задержки 145 первого высокочастотным генератором 158 импульимпульса "логический нуль RS-триггер 157 сов (фиг. 5) определяется из условия постоФ переключается в устойчивое состояние, при янного открытия главного тиристора 73 котором на его выходе 186, а значит и на 5 (фиг. 3) в ИР 39, а значит, из условия запрета входах 184 и 185 элементов логики ИЛИ 149 .подачи управляющих импульсов на коммуи 150 появляется устойчивая логическая тирующий тиристор 74. Это соответствует единица, Это обеспечивает при появлении наличию логического нуля на выходе 181 сигналов логическая единица на выходах логики ИЛИ-НЕ 151, а значит записи инфор183 и 187 элементов 148 и 143 свободное 10 мации в триггере 156, чтосоответствуетприпрохождение их через элементы логики И ходу на С-вход 172 второго счетчика 155

149 и 150 и появление их на выходах соот- счетного импульса с одноименного выхода ветственно 99 и 97, Таким образом, на вы- первого счетчика 154, а последнее соответходах 97, 98 и 99, 100 блока ФУИ 87 ствует полному пакету из 16 импульсов, запоявляются прямоугольные импульсы. При 15 фиксированному счетчиком 154, А чтобы этом передний фронт импульсов на выходе реализовать указанные состояния перечис99логики149соответствуетмоментам про- ленных элементов, частота импульсов на хождения через нуль фазных напряжений входе 167 генератора 158должна бытьтаковторичныхобмотоктрансформаторов70-72 вой, чтобы длительность пакета из его 15 тока датчика 32 (фиг, 2). А импульсы на вы- 20 импульсов была равна длительности имходе 97 логики 150 задерживаются относи- пульса на выходе 166 элемента задержки тельно импульсов 99 на время 7163 (фиг. 13), 142, т,е.

Эти импульсы, по сути, и являются теми сигналами, из которых в усилителях УФИ 88

=1

7) ф „. „25 066=" 167, откУД 67=- 15 166 налы главного 73 и коммутирующего 74 тиристоров импульсного регулятора 39 (фиг. А так как частота тока в роторе 2 АКД

3), fppt при этом минимальна (порядка 2,0 Гц), Кроме рассмотренных элементов и их то связей, в блоке 125(фиг. 5) имеются еще два 30 счетчика 154 и 155 импульсов (фиг. 5), первый из которых накапливает информацию об импульсах до тех пор, пока число их не станет большим 15, после чего с его выхода так как

172 посылается прямоугольный импульс на 35

С-вход 172 второго счетчика 155, ведущего 1 1 з 3 счет до 255 импульсов. Появление первог