Устройство для управления торможением асинхронного короткозамкнутого двигателя

Устройство для управления торможением асинхронного короткозамкнутого двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii 657560

Союз Советскмя

Соцмалмстическм»

Рвспубамк и» (»

« (6{) Дополнительное к авт. свил-ву—

{22) Заявлено 03.06.76{21) 2368303/24-07 с присоединением заявки №(23) Приоритет

Опубликоваио15.04.79.Бюллетень № 14

Q,ата опубликования описания19.04. 79

2 (51) М. Кл.

Н 02 P 5/36 рфудератееееий кеиатет

СССР ее делам язееретееее и еткрмте» (53} УДК 621.316. . 71 8. 5 (088.8) (72} Авторы изобретения В. И. Смирнов, В. Н. Юричев и Ф. М. Гершкович

«

Ивановское специальное конструкторское бюро красильно-отдепочного оборудования (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ

АСИ НХРО ННОГО КОРОТКОЗАМКНУТОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение касается тиристорного эпектропривода переменного тока с корот козамкнутыми двигатепями и может быть применено, в частности, в следящих эпектроприводах с репейными датчиками попожения.

Известны бесконтактные устройства дпя управления асинхронным короткозамкнутым двигателем, построенные с испопт зованием силовых тиристоров, вкпюченных в статорные цепи, и управляемых соответ о ствуюшей системой управления (1)

Это устройство дпя управления двига тепями, в которых системы управления тиристорами построены с использованием

3S репейно-контактной аппаратуры. Недостатком такой системы управления является малое быстродействие, обусповпенное конструктивными особенностями релейно-контактной аппаратуры, и, как следствие, низкая допустимая частота включения приводного двигателя.

Наиболее бпизким по технической сущности к данному изобретению явпяется устройство (2), которое состоит из сипового реверсивного тиристорного блока и системы управления тиристорами, вкпючающей бпок режима работы, блок управпения, генератор управляющих импупьсов режима торможения, узеп задержки включения, бпок питания.

Это устройство содержит элемент времени, ограничивающий длительность проте кания постоянного тока через обмотки двигателя в режиме динамического торможения. Уставка этого эпемента не. зависит от скорости вращения двигателя в момент, предшествующий началу режима торможения, и регулируется, кроме того, незави=симо от попожения регулятора интенсивности торможения блока управления.

Известно, что в репейных следящих электроприводах нуск и останов двигателя носят случайный .характер, зависящий от технологии процесса, и часто не заканчиваются выходом на установившуюся скс рость вращения. Поэтому скорость враше» ния двигателя в момент подачи команды

r575àÎ на торможение и необходимое время подачи в двигатель постоянного тока также носят случайный характер. При использовании такого устройства в следящих электроприводах с релейным датчиком по- 5 ложения приходится уставку элемента времени депать такой, чтобы время подачи в двигатель постоянного тока было достаточным для торможения двигателя с максимальной скорости, что в случае торможения с промежуточных скоростей приводит к завышению необходимого времени подачи .постоянного тока и нагреву двигателя.

Результатом этого является уменьшение допустимой частоты включения двигателя, и как следствие, снижение точности слежения. Помимо этого, независимая регулировка выдержки времени требует дополнительного времени на перенападку при регулировании интенсивности торможения.

1 елью изобретения является увеличение допустимой частоты вкпючения приводного двигатепя и сокращение времени переналадки привода при изменении требуемой

25 интенсивности торможения.

Поставпенная цель достигается согласованием момента прекращения питания двигатепя постоянным током в режиме торможения с моментом останова двигате30 ля, за счет включения на вход генератора импупьсов режима торможения схемы, моделирующей переходные процессы пуска и останова двигатепя, т.е. за счет контропя напряжения, пропорционального текущему значению скорости и фиксации таким образом момента спадания скорости двигателя до нуля. Предлагается схема, модепируюшая переходные процессы пуска и останова двигатепя, выполнения, например, на базе конденсатора, оснащенного зарядной и разрядной цепями, причем зарядная цепь подсоединена к узлу задержки включения, а дпя достижения соответствия между напряжением на конденсаторе и скоростью двигателя в процессах его торможения с различными интенсивностями разрядная цепь выполнена с возможностью коррекции и одновременной регулировки интенсивности разряда и интенсивности торможения с помощью коммутирующего элемента, который соединен с блоком управления и с блоком режима.

Зарядная цепь конденсатора, на базе которого выполнена схема, моделирующая переходные процессы пуска и останова двигатепя, состоит из последоватепьно включенных регулируемого резистора и диода, а также стабипитрона, подсоединенного к конденсатору параплепьно. Разрядная цепь конденсатора состоит из ðåгулируемого и нерегулируемого резистора, параппепьно которым подкпючен репейный эпемент, выход которого соединен со входом генератора импупьсов режима торможения, и коммутирующего элемента— транзистора, гереход эмиттер-база которого соединен с бпоком питания через однофазный выпрямительн(лй мост, выходной ключевой эпемент бпока режима, добавочный резистор и тиристорный оптрон, управляющие цепи которого соединены с блоком управления.

Кроме того, блок управления, с целью регулировки коррекции интенсивности разряда выполнен на основе динистора, вкпюченного в диагонапь моста, который последоватепьно с разрядным резистором подключен паралпепьно конденсатору, имеющему дпя независимого регулирования две цепи заряда, каждая из которых состоит из зашунтированных диодом поспедовательно соединенных регупируемого и нерегупируемого резисторов и стабипитрона и подкпючена к одпому из попюсов источника переменного трапецеидального напряжения, состоящего из поспедовательно вкпюченных источника синусоидального напряжения блока питания, ограничивающего резистора и двух встречно вкпюченных стабилитронов, а также отсекающего оптрона, включенного в первую диагонапь моста, вторая диагональ которого подсоединена параппепьно стабилитронам, причем управпаюшая цепь оптрона через выпрямитепьный мост подкпючена паралпельно разрядному резистору.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства управления торможением асинхрон-. ного короткозамкнутого двигателя; на фиг. 2 - принципиальная схема блока уцравпения.

На блок-схеме изображен реверсивный тиристорный блок 1, включенный в статорные цепи асинхронного короткозамкнутого двигатепя 2 и управляемый системой управления 3, содержащей для осуществления режима динамического торможения двигателя 2 генератор управляющих импульсов режима торможения 4, включенный на выход схемы 5, моделирующей переходные процессы при пуске и останове двигателя.

Схема 5 собрана на базе конденсатора

6, зарядная цепь которого соединена узлом задержки включения 7 и состоит из последовательно соединенных диода 8 и

657560 регулируемого резистора 9, а также стабипитрона 10, подк?поче??ного к конденсатору 6 параппепьно. Разрядная цепь конденсатора 6 состоит из регулируемого 11 и нерегулируемого 12 резисторов,?1арап- 5 пепьно которым подключен выходной репейный элемент 13, соединенный со вхс дом генератора импульсов режима торможения 4, и транзистора 14, переход эмиттер-база которого соединен с блоком питания 15 через однофазный выпрямитепьный мост 16, бпок режима 17, добавочный резистор 18 и тиристорный оптрон

19. влепи управления оптрона 19 подкпк чены к блоку управления 20.

Ко входу Системы управления 3 подкп?Очаются внешние задающие элементы, например репейный задатчик 21. Вход синхронизации генератора управляющих им20 пульсов режима торможения 4 и блок управления 20 питаются or блока питания 15.

Блок управления 20 (фиг. 2) с независимой регупировкой углов зажигания импульсов, приходящихся на разные лолу25 периоды напряжения сети, построен на базе динистора 22, включенного в диагональ моста 23 и образующего вместе с последоватепьно включенным резистором

24 разрядную цепь конденсатора 25. Независимое регулирование углов зажигания обеспечивается благодаря наличию у конденсатора 25 двух цепей заряда, которые состоят из зашунтированных диодами 26, I

27 последовательно соединенных стаби35 питронов 28, 29, регулируемых 30, 31 и нерегупируемых 32, 33 резисторов.

Зарядные rtBIIH подключены к разпичным попюсам источника переменного трапецеидапьного напряжения, который состоит из источника синусоидального напряжения

34, поспедовательно соединенных резистора 35 и встречно включенных стабилитронов 36, 37, Параппепьно стабипитронам

36, 37 подсоединены выпрямительнь?й мост 38, в диагональ которого вкпючен тиристорный оптрон 39, управляющая цепь которого через резистор 40 подключена к диагоналя выпрямительного моста 41, вторая диагональ которого подкпючена парап- 5 лепьно резистору 24.

При замыкании пары контактов репейного задатчика 21 на вход узла задержки включения 7 поступает сигнал, который вызывает появление через О??ределе??1?ый 55 промежуток времени на выходе этого узла сигнала, разрешающего подачу питания на двигатепь 2, начинается разгон двигателя. Одновременно подается напряжение на ц пь заряда схемы 5, которая формиру т напряжение на конд нсаторе 6, пропорционапьное скорости разгоняюшегося приводного двигателя, при этом совпадение формы кривой роста напряжения на конденсаторе с кривой разгона двигателя прн различных параметрах нагрузки, дог т??Г(1ется HBN?et?el?Hем постоянной Bpeмени цепи заряда ко??де??сатора 6 с помощью рззистора 9.

При размыкании контактов задатчика

21, т.е. при поступпении команды на торможение, прекращается питание двигатепя

2 и снимается напряжение с зарядной цепи конденсатора 6, заряд прекращается. Одновременно срабатывает бпок режима 17, подготавпивая цепь дпя питания перехода эмиттер-база транзистора 14.

Напряжение, отпираюшее транзистор 14, поступает на переход эмиттер-база после открытия оптрона 19, которое происходит при появлении в его управля?оших öåпях импульса, выданного блоком управления 20 в первый попупериод напряжения источника 34.

С вкпючением транзистора 14 начинается разряд конденсатора 6, срабатывает репейный эпемент 13 и на го выходе появпяется напряжение, разрешающее запуск генератора импульсов режима торможения 4. В момент перехода через нулевое значение напряжения блока питания

1 5, поданного на выпрямительнь?й мост

16 и имеющего ту же фазу, что и напряжение источника 34, оптрон 19 и транзистор 14 закрываются, разряд конденсатора 6 прекращается. С поступлением следующего импупьса, выданного блоком управл ния во второй попупериод напряжения источника. 34, вновь поочередно включаются оптрон 19, транзистор 14 и срабатывает элемент 13, а разряд конденсатора 6 вновь прерывается в момент перехода через нулевое значение напряжения блока питания 15. Таким образом, разряд конденсатора носит ступенчатъ?й ха? актер с неизменным временем каждой ступeíè, равным длительности попупериода выпрямпенного напряжения, и переменным временем разряда внутри каждой ступ ни тем большим, чем мены е угоп зажигания оптрона 19 в любом из полупериодов.

Выходным элементом системы управления 3 в режиме торможения является ген ратор 4, импульсами которого включаются тиристоры блока 1, чем обеспечивается по дача в двигате пь 2 п Остоя нного

65 тока. Этот генератор запускается при наличии сигнала на выходе релейного элемента 13 и при поступлении на его вход синхронизации от блока питания 15 разрешаюи1ей полуволны синхрониэнрующего напряжения, имеющего ту же фазу, что и напряжение источника 34.

Если, например, в первый полупериод напряжения источника 34 (назовем этот полупериод "основным ) на входе синхронизации генератора 4 была разрешающая полуволна синхронизирующего напряжения, то в момент срабатывания релейного элемента 13, т.е. в момент начала разряда конденсатора 6, вызванного поочередным включением оптрона 19 и транзистора 14, на тиристоры блока.1 будет выдан управляющий импульс, угол зажигания которого равен углу зажигания выходного импульса блока управления 20. Чем меньше угол зажигания обоих импульсов, тем,с одной стороны, больше величина постоянного тока, протекающего в приводном двигателе

2 и больше интенсивность его торможения, а с другой стороны — больше отрезок времени, в течение которого происходит разряд конденсатора 6 внутри данного полупериода и больше средняя за полупериод интенсивность разряда.

Во второй полупериод (назовем его

"вспомогательным ) срабатывание репейного элемента 13 после начала разряда конденсатора не вызовет запуск генератора так как на его вход синхронизации в этот полупериод подана запрещающая полуволна синхрониэирующего напряжения.

Во вспомогательный полупериод происходит корректирующий разряд конденсатора 6, с помощью которого согласуется форма кривой разряда с кривой торможения приводного двигателя при различных параметрах его нагрузки, Необходимость корректирующего разряда видна, например, из следующего. При регулировании интенсивности торможения в одном из граничных режимов, когда выходные импульсы блока управления 20, приходящиеся на основной полупериод, генерируются с ïàì» зажигания, близкими к 180 эл. градусам, т.е. когда отсутствуют электрическое торможение двигатели

2, происходит торможение двигателя только эа счет действия статического момента нагрузки. Если же разряд конденсатора 6 производится лищь в основной полупериод, то при указанных углах зажигания разряда конденсатора не произойдет и повторения формы кривой скорости не будет, Интен7560

S

З5

45 снвность корректирующего ргоряда регулируется с помолыо регулировки угла зажигания импульсов блока управления 20, генерируемых во вспомогательный полупериод.

И следуюп1ие полупериоды описанные npoljBccbl будут повторяться до ТВх пор, пока напряжение на конденсаторе 6 не уменьшится ниже напряжения срабатывания релейного элемента 13, т.е, до момента останова двигателя. Генератор 4 перестает запускаться и подача в двигатель 2 постоянного тока прекратится.

Генерация блоком управления 20 импульсов происходит следующим образом.

В начале каждого полупериода напряжения источника 34 начинается заряд конденсатора 25 от напряжения, снимаемого со стабилитрона 36, 37 по одной из зарядных цепей, например по цепи, составленной из резисторов 30, 32 и стабилитрона 28 через шунтирующий диод 27. Заряд конденсатора будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на его обкладках не достигнет напряжения переключения динистора 22, после чего начинается заряд конденсатора 25 через резистор 24 и управляющие цепи оптронов 19, 39. Генерируется управляющий импульс. Появление импульса в цепи управления оптронов

39 вызывает включение последнего, чем шунтируется источник трапецеидального напряжения и предотвращается новый заряд конденсатора 25, который может привести к выдаче второго и последующих импульсов в течение одного полупериода питающего напряжения. После включения оптрона 39 образуется новый контур разряда конденсатора 25 через диод 26, стабилитрон 29 ирезисторы31, 33, постоянная времени которого значительно больше постоянной времени основного разрядного контура н поэтому влияние нового контура на полное время разряда конденсатора можно не учитывать.

В следующий полупериод напряжения источника 34 процессы протекают аналогично с той лиль разницей, что заряд конденсатора 25 происходит во второй зарядной цепи. Регулирование фаз выходных импульсов относительно синусоидального напряжения источника 34, т.е. ре-. гулирование углов зажигании осуществляется резисторами 30, 31, раздельно для каждого из полупернодов. Стабилитронами 28, 29 обеспечивается надежное эапирание дннистора 22 после окончания разряда конденсатора 25.

9 65756

Использование изобретения позволит в электроприводах переменного тока, выполненных беэ применения тахогенераторов, увеличить допустимую частоту включения приводного асинхронного короткозамкнутого двигателя за счет согласования момента прекращения питания двигателя постоянным током в режиме торможения с моментом останова двигателя при различных интенсивностях торможения и в любых режи» tO мах, в том числе и в таких, в которых пуск и торможение начинаются с неустановившихся скоростей. Увеличение же допустимой частоты включения позволит при использовании изобретения в следящих t$ электроприводах с репейными датчиками положения увеличить точность слежения.

Кроме того, регулирование уставки элемента времени одновременно с изменением заданной интенсивности торможения позво- 2О лит уменьшить время переналадки приводов.

0 10 сатора, на базе которого выполнена схема, моделирующая переходные процессы пуска и останова двигателя, состоит из последовательно включенных регулируемого резистора и диода, а также стабилитрона, подключенного Параллел,но конденсатору, а разрядная цепь состоит из регулируемого и нерегулируемого резисторов, параллельно которым подключен репейный элемент, соединенный со входом генератора импульсов и транзистора, переход эмиттербаза которого соединен с блоком питания через однофазиый выпрямительный мост, выходной ключевой элемент блока режима, добавочный резистор и тиристорный оптрон, управляющие цепи которого соединены с блоком управления.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью регулировки и коррекции интенсивности разряда, блок управления выполнен на основе динистора, включенного в диагональ моста, который последовательно с разрядным р зистором подключен параллельно конденсатору, имеющему две независимые цепи разряда, каждая иэ которых состоит иэ зашунтированных диодом последовательно соединенных регулируемого и нерегулируемого резисторов и стабилитрона и подключена к одному из полюсов источника переменного трапецеидального напряжения, состоящего из последовательно включенных источника синусоидального напряжения блока питания, ограничивающего резистора и двух встречно включенных стабилитронов, а также отсекающего оптрона, включенного в первую диагональ моста, вторая диагональ которого подсоединена параллельно стабилитронам, причем управляющая цепь оптрона через выпрямительный мост подключена параллельно разрядному резистору.

Формула изобретения

1. Устройство для управления торможением асинхронного короткозамкнутого двигателя, состоящее из силового реверсивного тиристорного коммутатора и системы управления им, содержащей генера тор управляющих импульсов, блок режима с выходным ключевым элементом, блок управления, блок питания и узел задержки включения, о.тл и ч ающе ес я тем,з5

1 что, с целью увеличения допустимой частоты включения двигателя и сокращения времени переналадки устройства при изменении требуемой интенсивности торможения, оно снабжено включенной на вход генератора импульсов схемой, моделирующей переходные процессы пуска и останова двигателя, выполненной на базе конденсатора, оснащенного зарядной и разрядной цепями с коммутирующим элементом, причем за45 рядная цепь подсоединена к узлу задержки включения, а разрядная выполнена с возможностью регулировки и коррекции интенсивности разряда коммутирующим

50 элементом, который соединен с блоком управления и с блоком режима. .2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю— ш е е с я тем, что зарядная цепь конденИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мейстепь А. N. и др, Комплексные тиристорные устройства для управления асинхронными электроприводами. М., "Энергия, 1971, с. 60-70, 2. Техническое описана е и инструкция по эксплуатации ЗЕИ 600-331 ТО Станции управления ТСУР 2100 Запорожского завода "Преобразователь".

Составитель В. Кузнецова

Редактор Н. Каменская Техред Э. Чужик Корректор В Куприянов

Ф ° Ф нн»л ° »фен» ° I»

Заказ 1820/55 Тираж 856 Подписное

UHHHHH Государственного комигета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау1цская набат д. 4/5

Фнлнал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проентнан, 4