Устройство для регулирования частоты вращения однофазного двигателя переменного тока

Устройство для регулирования частоты вращения однофазного двигателя переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1! !1 655055

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

Со!оз Ьввтекнх

Со!!на!!нотичвскнх

Рево"б!3нк (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 22.07.76 (21) 2393011/24-07 (51) М. Кл.еН 62 Р 5/34 с присоединением заявки ¹

Гооудэ о в . ео!1ный комнтэт

Совета V.-.!!ветров СССР г г .ов;х наооретеннй н от 1!ытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (53) УДК 621.316.718. .5{088.8) (72) Автор изобретения

A. П. Лебедев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЬ|

ВРА1ЦЕНИЯ ОДНОФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

Изобретение относится к области рсгугп1рованпя частоты вращения двигателей пс!3ем еl! !!Ого тоl а и может быт ) испо тьзовано прсимущссг13спно в электроприводах.

«которых !13соустся изме! .ение !астot»i

«ра!ценпя 13!11 aTc;I", в четное число раз.

Извес!и!.! устройства для регулирования часготы вращения двигателя переменного тока, содержащие выпрями ге Ib переменного напряжения, усилитель мощности и генератор переменной частоты для задания требуc3loão закона изменения частоты:(1).

Недостатком таких устройств являются большис потери мощности при передаче энергии к электродвигателю в выпрямителе и усилителе мощности. Кроме того, необходимость в проме>куто !Ном выпрямительном звене усложняет устройство и, следовательно, снгтжает его надежность.

Известно устройство для регулирования частоты вращения двигателя переменного тока, содер кащее преобразователь входной синусоидальпой функции в абсолютную величину, вь.; олпснный на диодном мостике. мосто!30!! тиристорный коммутатор, слу3каший для рс«срсирования папрт1>кения. подаваемогÎ 1,а двигатель, и устройство уiiравлсиия тирисгорами коммутатора, задающее коэффициент деления частоты входI!0 0 напр>!женпя 13 3313HcHмости 0Т треб3 емой часто ы врагцения двигателя (21.

Недостатками известного устройства являются значительные затраты мощности на ут-равле !Ис и налп1ие большого количества элементов, что снижает его надежность.

В устроиствс далее не предусмотрено одноt3p(менllое изменение на!!ряжения Ilplt изменении час Оты) что Ведет 1 3 х3 дшени10 характсрис!и! pt31!Tателя: момента иа валу двигателя, КПД двигателя. Кроме того, режим работы тиристорпых коммутаторов на пндуктивнуlo нагрузку без применения с. сциальных мер обычно приводит к запаздываншо иык.поченпя тиристоров из-за сдвига фаз межд напряжением и током, iro приводит к прямому закорачиванию диагонали диодиогo моста и аварии.

Цель изобретения — снижение затрат мощности на управление, упрощение и повышение надежности устройства.

Цель достигается тем, что управляющие электроды тиристоров, включенные к двум

IIo;Icoî3t0Têàì трансформатора со средним

«1: «одом. сосдш;сны .»ежду собой через

;;ондс:!с,Top, а опора тпристора одного плеча коммутатора связана с управляющим э, lc ITpogo3I тltpitcTopa другого плеча ком313татора через резистор и диод.

655055

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг, 2 — диаграмма напряжений на основных элементах устройства.

Устройство содержит трансформатор с первичной l и вторичной 2 обмотками. 11ервичная обмотка 1 имеет среднюю точку 3, образуя полуобмотки 4 и о. 11олуобмотки 4 и о соединены с тиристорами 6, 7 в кольцсву"о цель, образующую плечи мостового коммутатора, Один из концов входной диагонали мостового коммутатора образован общей точкой 8 соединения катодов тиристоров 6, 7, а второй ее конец — средней точкои 3 первичной обмотки l. Концы последней соединены с анодами тиристоров 6, 7, образуя концы выходной диагонали коммутатора. Катод тиристора 6 через резистор 9 соединен со своим управляющим электродом, который через последовательно соединенные диод 10 и резистор 11 соединен с анодом тиристора I. Катод тиристора 7 аналогичным образом через резистор 12 соединен со своим управляющим электродом, который через последовательно соединенные диод 13 и резистор 14 соединен с анодом тиристора b. Аноды диодов 10, 13 через запоминающий конденсатор 15 соединены между собой по переменному току. Входная диагональ коммутатора соединена через зажимы 16, 17 непосредственно с на-1 пряжением сети, Выход устройства образован концами вторичной обмотки 2 трансформатора, к которым подключен регулируемый однофазный двигатель 18 переменного тока.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При поступлении через входные зажимы

16, 17 на среднюю точку 3 трансформатора положительной полуволны напряжения откроется один из тиристоров, например, тиристор 6, при достижении необходимого положительного напряжения на его аноде и на его управляющем электроде (момент 11 на диаграмме фиг. 2). Через него потечет ток, который замыкается по цепи 16, 3, 4, 6, 8, 17, при этом на вторичной обмотке 2 и на электродвигателе 18 возникает напряжение положительной полярности (фиг. 2 интервал t> —.t> диаграмма 18). Резистор 14 оказывается подсоединенным через открытый переход тиристора 6 к общей шине 8 и на управляющий электрод тиристора 7 относительно катода поступает нулевое напряжение препятствующее отпиранию тиристора 7. Таким образом, в интервале времени tr — tq тиристор 7 закрыт (фиг. 2 — диаграмма 7). В момент1 с зажимов 16, 17 источника питания на среднюю точку 3 трансформатора поступает отрицательная полуволна синусоиды, поэтому тиристор 7 продолжает оставаться закрытым. Тиристор 6 закрывается в момент з (фиг.2 — диаграмма 6) при спадании тока, протекающе5

I0

65 го через тиристор 6, до величины меньшей удержания. 1 аким образом, тиристоры 6, 7 оказываются закрытыми отрицательным напряжением сети, т. е. происходит отсечка отрицательной полуволны, и на вторичной обмотке 2 напряжение отсутствует. Величина отрицательного напряжения на аноде тиристора 6 меньше, чем на аноде тиристора 7 за счет ЭДС самоиндукции, возникающеи Hd полуобмотке 4 и направленной навстречу входному напряжению (интервал

t3 —. 4, диаграммы 6, 7) . Конденсатор l о начнет заряжаться от более положительного напряжения на аноде тиристора 6 по цепи

4, 14, 15, 11, 5, 3, 4. При этом на правой обкладке конденсатора 15 будет положительное напряжение, на левой — отрицательное (момент tg, график 15). При поступлении следующей положительной полуволны напряжения на среднюю точку 3 трансформатора открывается тиристор 7 через открытый положительным напряжением с конденсатора 15 диод 13 (момент tq, график 7). Через тиристор 7 протекает ток, который замыкается по цепи 16, 3, 5, 7, 8, 17. Направление тока, протекающего по обмотке 5 трансформатора (интервал t —.te, диаграмма 18); изменилось на противоположное по сравнению с интервалом t< — 4 (диаграмма 18, фиг. 2). Поэтому на полуобмотке 4, а, следовательно, на двигателе

18 полярность напряжения меняется на противоположную (интервал 4 —:4). Резистор 11 оказывается подсоединенным через открытый тиристор 7 к общей точке 8, при этом конденсатор 15 разряжается по цепи

15, 14, 4, 3, 5, 11, 15 (интервал tq —.. tq, диаграмма 15). В момент 1 приходит очередная отрицательная полуволна напряжения на входе устройства, и в момент t7 тиристор 7 закрывается.

Далее процессы повторяются.

Таким образом, осуществляется отсечка отрицательных полуволн входного напряжения, а каждая вторая положительная полуволна инвертируется трансформатором, благодаря изменению направления тока в первичной обмотке 1 трансформатора (график 18 на фиг. 2). При этом на электродвигатель 18 поступает переменное напряжение Уд (фиг, 2 — диаграмма 18), период которого в два раза больше периода входного напряжения, а частота его основной гармоники равна —, где f — частота входного наf

2 пряжения.

Таким образом, амплитуда основной гармоники выходного переменного напряжения равна почти половине амплитуды входного напряжения, а частота ее равна половине частоты входного напряжения, т. е. обеспечивается пропорциональное изменение напряжения и частоты в соответствии с формулой

655055

18 где f), fz — частоты напряжений, питающих двигатель; 0

U> и M> — напряжение и момент на валу двигателя, соответствующие частоте f, U2, M> — напряжение и момент на валу двигателя, соответствую- 10 щие частоте f2.

При таком соотношении частот и амплитуд переменных напряжений обеспечивается постоянный вращающий момент на валу электродвигателя. При этом в сигнале от- 15 сутствуют четные гармоники, а третья имеет амплитуду в 12 раз меньшую основной, пятая — в 21 раз меньшую основной, что положительно сказывается на работе потребителей, обеспечивает уменьшение час- 20 тоты электродвигателя в два раза при сохранении постоянного момента на валу электродвигателя и других характеристик.

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты вращения однофазного двигателя переменного тока, содержащее мостовой коммутатор, в два плеча которого включены тиристоры, трансформатор со средним выводом и блок управления, отличающееся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и экономичности устройства, управляющие электроды тиристоров соединены между собой через конденсатор, а анод тиристора одного плеча коммутатора соединен с управляющим электродом тиристора другого плеча коммутатора через резистор и диод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3259827, кл, 321 — 4, 1966.

2. Патент США № 3757184, кл. 318 — 231, 1973.

655055

4 а с

76 -77

78 айаг 2

Редактор А. Садомо"Заказ 314715 Изд. М 258 Тираж 8Г>5 Подписное

1-1ПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 2К-35, Раушская паб., д. 4/5

Типографии, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Боев

Техред А. Камышникова

Корректоры: E. Хмелева н A. Галахова