Частотно-управляемый асинхронный электропривод

Частотно-управляемый асинхронный электропривод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

»»951620

Союз Советскик

Соцнаттнстнческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 15 12. 80 (21) 3212247/24-07 с присоединением заявки И (23) Приоритет

Опубликовано 15. 08. 82. Бюллетень М30

Дата опубликования описания 1 . 08. 82 (5! )М. Кл., Н 02 Р 7/42

5кудерсткяный комнтет

СССР ао делам яаобретеянй н открытяй (53) УД К62-83:

: 621. 313. 333. .072.9(088.8) А Х. Марголин, Ю. А. Лотц, Ю. А. Лонски 1;",- Ю-;" "ВЮ. В. Чечеткин и А. В. Волченков. (72) Авторы изобретения

Четвернин1

Специальное конструкторское бюро биофиз ческой аппаратуры (7!) Заявитель (54) ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ

ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электрол технике и может быть использовано в системах частотного управления асинхронным высокочастотным дви гателем, имеющих тиристорный преобразо5 ватель частоты с явно выраженным звеном постоянного тока, в частности в препаративных и аналитических ультрацентрифуrax.

Известен частотно-управляемый асин.„ хронный электропривод, содержащий регулятор частоты вращения двигателя, преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока, блок управления частотой и блок управления напряжением 11).

Недостатком этого устройства является то, что в нем не обеспечивается эффективное частотное торможение в широком диапазоне частот го вращения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является частотно-управ2 ляемый асинхронный электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный к преобразователю частоты, при этом один вход преобразователя частоты подключен к блоку управления напряжением, вход которого через диод связан с регулятором полного тока, а другой вход преобразователя через блок управления час; тотой подключен к выходу сумматора, вход которого связан с датчиком частоты вращения и с выходом регулятора частоты вращения, причем указанные блоки управления имеют обв1ую шину Г 21.

Однако указанное устройство имеет два дополнительных контура -регулирования - регулятор частоты скольжения и регулятор активного тока, что усложняет устройство и его настройку. Кроме того, введение дополнительных контуров делает систему менее устойчивой к работе, а следовательно, и менее надежной. Наибо 3 95162 лее .существенный недостаток этого устройства при использовании его в механизме центрифуг заключается в том, что в момент перехода в режим торможения или в момент перехода из режима торможения в режим разгона создается дополнительный ударный момент, который при вращении ротора ультра, центрифуги на высоких оборотах (до

75000 рб/мин) недопустим, так как мо- 1ц жет привести к поломке струны, на которой подвешен электродвигатель, или к перемешиванию препаратов в кювете ротора.

Возникновение ударного момента на высоких оборотах объясняется тем, что при переходе иЮ режима разгона или стабилизации в режим торможения частота скольжения снижается до нуля, а затем становится отрицательной. В момент, когда частота скольжения приближается к нулю, ток статора резко уменьшается.

В ответ же этот регулятор полного тока через блок управления напряжени-. ем увеличивает напряжение питания преобразователя частоты и, следовательно, создает условие для резкого перехода в режим торможения с возникновением дополнительного ударного момента при появлении отрицательного скольжения. Аналогичный эффект наблюдается также при выходе из режима торможения.

Цель изобретения - повышение надежности устройства путем исключения бросков момента при изменении режима работы двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что частотно-управляемый электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, преобразователь частоты, к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, при этом один вход преобразователя частоты подключен к блоку управления напряжением, вход которого через диод связан с регулятором полного тока, а другой вход преобразователя через .блок управления частотой подключен к выходу сумматора, вход которого связан с датчиком частоты вращения и с выходом регулятора частоты вращения, при этом указанные блоки управления имеют общую шину, снабжен двумя триггерами Шмитта, управляемым ключом, двумя дополнительными диодами, и дели" телем напряжения с управляющим вхо0 4 дом, причем входы триггеров подключены к выходу регулятора частоты вращения, выход сумматора соединен со входом блока управления напряжением через делитель напряжения и через управляемый ключ связан с общей шиной указанных блоков управления, вы" ход первого триггера соединен с уп" равляющим входом делителя напряжения, а выход второго триггера- с управляющим входом указанного ключа и через первый вспомогательный диод с входом регулятора 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 управления напряжением, блок 4 управ- ления частотой, регулятор 5 полного тока, датчик 6 тока, преобразователь 7 частота-напряжение, причем в случае использования аналогового датчика частоты и аналогового регулятора частоты вращения преобразователь 7 может отсутствовать, регулятор 8 частоты вращения, ко входу которого подключен датчик 9 частоты вращения, сумматор 10,вход которого подключен через параллельные цепочки из резистора 11, диода 12, резистора 13 и диода 14 к выходу регулятора 8 частоты вращения (s .случае, когда скольжение двигателя в процессе разгона и торможения может быть задано одинаковой величины, цепочка из элементов 11-14 исключается, а выход регулятора 8 частоты вращения непосредственно подключается ко входу сумматора 10), второй триггер Шмитта 15, выход которого подключен к управляющему входу управляемого ключа 16 и через первый дополнительный диод 17 - ко входу регулятора 5 полного тока, выход которого через диод 18 подключен к блоку 3 управления напряжением и второй дополнительный диод 19 " ко входу сумматора 10, первый триггер Шмитта 20, выход которого подключен к управляющему входу делителя 21 напряжения. Управляемый..ключ 16 и блоки управления имеют общую шину 22.

Устройство работает следующим образом.

5 g

Частотный сигнал с датчика 9 частоты вращения поступает на вход сумматора 10 либо непосредственно, либо через преобразователь 7. Напряжение йа выходе сумматора 10 преобразуется в частотный сигнал блоком

4 и поступает на преобразователь 2 частоты. Коэффициент передачи в замкнутом контуре, состоящем из преобразователя 2 частоты, блока 4 управления, сумматора 10, датчика 9 частоты, подбирается таким образом, чтобы скольжение электродвигателя t равнялось нулю. В случае, если заданная частота вращения превышает частоту вращения ротора на выходе регулятора 8 на величину зоны пропорциональности регулятора, то появляется положитель ный сигнал максимальной величины, который через диод Е2 и резистор 11 поступает на.вход сумматора 10.

В результате частота статора превышает частоту вращения ротора на величину, пропорциональную напряжению на выходе регулятора 8 частоты вращения. За счет этого создается

I ! постоянное положительное скольжение электродвигателя I, необходимое для его разгона, Триггер Шмитта 15 срабатывает от отрицательного сигнала, поэтому он выключен, ключ 16 разомкнут и, следовательно. на выход регулятора 5 полного тока поступает положительный сигнал большого уровня. При этом на выходе регулятора 5 полного тока появляется отрицательный сигнал, который не проходит через диоды Е8 и 19 на вход блока 3 управления напряжением и на вход сумматора 10 соответственно. Вследствие этого в режиме разгона регулятор 5 полного тока отклю" чен. Сигнал с выхода сумматора 10 поступает на вход блока 3 управления напряжением, который задает напряжение питания преобразователя 2 частоты, причем это напряжение пропор" ционально сигналу на выходе сумматора 10. За счет этого поддерживается постоянным отношение напряжения питания преобразователя к частоте, что является необходимым условием посто« янства момента, развиваемого двига" телем, 51620 б

Величина напряжения на выходе блока 3 управления напряжением, задаваемая напряжением Н „,на его входе, является небольшой и необходима для повышения момента при очень низких частотах вращения. В процессе раз" гона ротора, когда положительное напряжение на входе триггера Шмитта

20 велико, последний выключает управляемый делитель 21 напряжения.

В результате возрастает напряжение, поступающее на вход блока 3, и, следовательно, напряжение питания преобразователя 2. При приближении час10 тоты ротора к заданной регулятор 8 входит в зону пропорциональности, в результате чего напряжение на его выходе начинает уменьшаться. При этом триггер Шмитта 20 включает управляемый делитель 21, который снижает напряжение, поступающее с выхода сумматора 10 на вход блока 3, на 15-20, что, в свою очередь, обуславливает уменьшение напряжения питания преобразователя 2. Это и обеспе- чивает плавный переход на заданную частоту вращения. Далее устройство начинает работать в режиме стабилизации, при котором заданная частота поддерживается с помощью регулятора

8 частоты вращения. B случае, если регулятору 8 задается частота, менее частоты вращения ротора на величину зоны пропорциональности регулятора, 30 то устройство переходит в режим !торможения. При этом на выходе регу" . лятора 8 появляется. отрицательный сигнал максимальной величины. Этот сигнал поступает на вход сумматора

10 через цепочку, состоящую иэ дио,да 14 и резистора 13. Так как сумматор 10 обладает демпфирующими свойствами, частота статора начинает плавно снижаться и становится в кон40 це концов менее частоты ротора, т.е. скольжение становится отрицательным.

Одновременно срабатывает триггер

Шмидта 15, который включает управляемый ключ 16, связывающий с общей

4> шиной выход сумматора 10, В результате напряжение питания преобразователя 2 частоты снижается до минимальной величины, определяемой напряжением .Ч,.При срабатывании триггера

Шмитта 15 напряжение на его выходе

50 становится менее напряжения переключения диода !7. В результате вклю-. чается регулятор 5 полного тока и замыкается контур обратной связи через диод 19. В случае, если в процессе торможения ток статора двигателя

1 превышает заданное значение, регулятор полного тока вырабатывает сигнал, который через диод 19 пос951620 тупает на вход сумматора 10 и снижает величину скольжения. В результа" те этого ток статора уменьшается до заданной величины, т.е. при переходе в режим торможения, когда еще скольжение положительно, осуществляется снижение напряжения, питающего преобразователь 2 частоты. Через некоторое время скольжение снижается до нуля, а ток статора также падает до нуля. Затем начинает возрастать отрицательное скольжение, и ток статора плавно нарастает до значения, заданного задатчиком регулятора тока (не показан). Это позволяет осуществить плавный переход в режим торможения. На высоких частотах величина реактивного тока, потребляемая электродвигателем 1, велика. Поэтому сигнал с выхода регулятора 5, поступающий через диод 18 на вход блока 3 управления напряжением, превосходит сигнал, создаваемый напряже нием V . Вследствие этого выходное напряжение блока 3 близко к нулю.

При торможении на низких частотах реактивный ток, потребляемый электродвигателем 1, снижается, сигнал на выходе регулятора 5 падает и выходное напряжение блока 3 увеличивается до уровня, при котором ток статора приближается к значению, заданному задатчиком регулятора 5. Следовательно, при торможении на низких частотах вступает в действие также контур обратной связи по току статора, образованный регулятором 5, диодом 18 и блоком 3 управления напряжением.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается упрощение схемы, повышение надежности и устойчивости ее работы за счет исключения регулятора скольжения и ре" гулятора активной составляющей тока, а также повышается плавность входа в режим торможения и стабилизации за счет уменьшения части напряжения питания преобразователя часто-. ты в начале процесса торможения и уменьшение части этого напряжения в начале процесса стабилизации частоты вращения. Благодаря этому резко уменьшается вероятность возникновего.

Зо

35 о

45 ния механических неисправностей, приводящих к аварийным ситуациям, и повышается качество деления исследуемого препарата.

Формула изобретения

Частотно-управляемый асинхронный электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель,преобразователь частоты, к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, при этом один вход преобразователя частоты подключен к блоку управления напряжением, вход которого через диод связан с регулятором полного тока, а другой вход преобразователя через блок управления частотой подключен к выходу сумматора, вход которого связан с датчиком частоты вращения и с выходом регулятора частоты вращения, указанные блоки управ. ления имеют общую шину, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения бросков момента при изменении режима работы двигателя, он снабжен двумя триггерами Шмитта, управляемым ключом, двумя дополнительными диодами и делителем напряжения с уп- равляющим входом, причем входы триггеров подключены к выходу регулятора частоты вращения, выход сумматора соединен с входом блока управления напряжением. через делитель ыапряжения и через управляемый ключ свя зан с общей шиной указанных блоков управления, выход первого триггера соединен с управляющим входом делителя напряжения, а выход второго триггера - с управляющим входом указанного ключа и через первый вспомогательный диод - с входом регулятора полного тока, а выход последнего через второй вспомогательный диод подключен к входу сумматора.

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 399991, кл, Н 02 P 7/42, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

716125, кл. Н 02 Р 7/42, 1978.

951620

Составитель В. Тарасов

Техред А.Бабинец Корректор Е. Рошко

Редактор М. Келемеш

Заказ 5968/71 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4