Устройство регулируемого динамического торможения частотно-управляемых двигателей переменного тока
Полезная модель направлена на уменьшение массогабаритных показателей, надежности и эффективности устройства регулируемого динамического торможения двигателя переменного тока. Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство регулируемого динамического торможения частотно-управляемых двигателей переменного тока содержит двигатель, управляемый выпрямитель, снабженный системой управления выпрямителем, выход которого соединен с автономным инвертором, собранным на полностью управляемых полупроводниковых приборах. Инвертор соединен через датчики тока с двигателем на роторе которого установлен датчик частоты вращения, и снабжен системой управления автономным инвертором. Вход системы управления соединен с постом управления, а выход - с силовым блоком инвертора. Устройство дополнительно содержит функциональный преобразователь, логический элемент, два реле времени РВ1 и РВ2, а пост управления - дополнительные цепи. Первая дополнительная цепь соединена с дополнительным входом 1 системы управления инвертором, вторая дополнительная цепь соединена со входами реле времени РВ1 и РВ2, выход РВ1 соединен с дополнительным входом 2 системы управления инвертором, входы функционального преобразователя присоединены к датчикам тока и частоты вращения, а его выходы и реле времени РВ2 соединены со входом логического элемента, выход которого соединен с дополнительным входом системы управления управляемым выпрямителем.
Полезная модель относится к электротехники и может быть использована в системах динамического торможения частотно-управляемых двигателей переменного тока (ДПрТ) (асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и синхронных двигателей с мощной демпферной обмоткой) различного назначения, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты (ППЧ) со звеном постоянного тока и управляемым выпрямителем.
Известны устройства динамического торможения включающие ППЧ, ДПрТ, систему управления, источник постоянного тока и аппаратуру для управления процессом торможения [Теория электропривода. - СПб: Энергоатомиздат, Ковчин С.А., Сабинин Ю.А., 1994. - 496 с, Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, Чиликин М.Г., Сандлер А.С., 1981. - 576 с.] К недостаткам систем следует отнести наличие отдельного источника постоянного тока и дополнительной коммутационной аппаратуры, что ведет к повышению стоимости и массогабаритных показателей, применение традиционных ДПрТ с неэкономичными способами регулирования тормозного момента.
Известна система электропривода на базе ДПрТ и ППЧ с управляемым выпрямителем, выбранная за прототип [Электроприводы переменного тока с частотным управлением. - М.: Академия, Соколовский Г.Г. 2006. - 272 с.]. Система содержит управляемый выпрямитель (УВ), систему управления управляемым выпрямителем (СУУВ), звено постоянного тока, автономный инвертор (АИ), собранный на полностью управляемых полупроводниковых приборах (тиристорах или транзисторах). Силовая цепь инвертора соединена через датчики тока (ДТ) с обмоткой статора ДПрТ, на роторе, которого установлен датчик частоты вращения (ДЧВ), соединенный с системой управления автономным инвертором (СУАИ) и обеспечивающий контроль частоты вращения при использовании некоторых алгоритмов управления ДПрТ. Цепи управления АИ подключены к СУАИ, а УВ - к СУУВ, что обеспечивает формирование выходного напряжения АИ по прямоугольному закону (величина амплитуды напряжения переменного тока на выходе АИ определяется значением выпрямленного напряжения УВ). Входы СУАИ и СУУВ соединены с постом управления (ПУ), формирующим команды для управления ППЧ. В этих системах используют реостатное торможение: ДПрТ переводят в генераторный режим, а к звену постоянного тока через транзистор или полностью управляемый тиристор подключают тормозное сопротивление, служащее для рассеивания кинетической энергии привода.
Недостатками установки являются необходимость наличия внешнего тормозного сопротивления и коммутирующего элемента, подключения тормозного сопротивления к ППЧ через экранированный кабель, что снижает надежность, эффективность торможения двигателя. Подключение конденсаторов большой емкости к звену постоянного тока увеличивает массогабаритные показатели и стоимость ППЧ, возможен срыв процесса торможения при обрыве в цепи тормозного резистора.
Технической задачей изобретения является уменьшение массогабаритных показателей, повышение надежности и эффективности торможения двигателя.
Для решения поставленной задачи предложено устройство регулируемого динамического торможения частотно-управляемых двигателей переменного тока. Оно содержит двигатель, управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем. Выход выпрямителя соединен с автономным инвертором, собранным на полностью управляемых полупроводниковых приборах. Инвертор соединен через датчики тока с двигателем, на роторе которого установлен датчик частоты вращения, и снабжен системой управления автономным инвертором. Вход СУАИ соединен с постом управления, а выход - с силовым блоком инвертора. Устройство дополнительно содержит функциональный преобразователь (ФП), логический элемент, два реле времени РВ1 и РВ2, а пост управления - дополнительные цепи. Первая дополнительная цепь соединена с дополнительным входом 1 системы управления инвертором, вторая дополнительная цепь соединена со входами реле времени РВ1 и РВ2, выход РВ1 соединен с дополнительным входом 2 системы управления инвертором, входы функционального преобразователя присоединены к датчикам тока и частоты вращения, а его выходы и реле времени РВ2 соединены со входом логического элемента, выход которого соединен с дополнительным входом системы управления выпрямителем.
Устройство регулируемого динамического торможения частотно-регулируемых двигателей переменного тока представлено на фиг.1.
Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, подключаемый к источнику постоянного тока промышленной частоты и соединенный через звено постоянного тока 2 с автономным инвертором 3, собранным на полностью управляемых полупроводниковых приборах. Выход силовой цепи АИ 3 подключен через датчики тока 4 к источнику постоянного тока 5, на роторе которого установлен индукционный или цифровой датчик частоты вращения 6. Силовые блоки АИ 3 подключены к СУАИ 7. Вход СУАИ 7 подключен к посту управления 9 с помощью штатной 10 и дополнительной 12 цепей. Выход поста управления 9 с помощью штатной цепи 11 подключен к системе управления управляемым выпрямителем (СУУВ) 8, а также с помощью дополнительной цепи 13 подключен к входам реле времени 14 и 15. Выход реле времени 14 подключен к дополнительному входу 2 СУАИ 7, а выход реле времени 15 подключен к входу логического элемента 16. К входу логического элемента 16 также подключен ФП 18, вход которого соединен с датчиком частоты вращения 6 и датчиками тока 4. Выход логического элемента 16 подключен к дополнительному входу СУУВ 8.
Устройство регулируемого динамического торможения частотно-управляемых двигателей переменного тока, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты со звеном постоянного тока при наличии управляемого выпрямителя, работает следующим образом:
В двигательном режиме трехфазное напряжение примышленной частоты с помощью управляемого выпрямителя 1 преобразуется в постоянное и через звено постоянного тока 2 подается на АИ 3, формирующего выходное напряжение регулируемой частоты по прямоугольному закону. С выхода АИ 3 напряжение подается через датчики тока 4 на двигатель переменного тока 5. При этом СУАИ 7 формирует управляющие импульсы для открытия полностью управляемых полупроводниковых приборов АИ 3, а СУУВ 8 - для открытия полупроводниковых приборов УВ 1 в соответствии с выбранным законом формирования выходного напряжения. Команды от поста управления 9 поступают к СУАИ 7 через цепь 10, а к СУУВ 8 - через цепь 11. Дополнительные цепи 12, 13, 17, реле времени 14, 15, логический элемент 16 и функциональный преобразователь 18 не работают. В режиме торможения от поста управления 9 на СУАИ 7 с помощью дополнительной цепи 12 подается команда на запрет подачи управляющих импульсов на полностью управляемые полупроводниковые приборы АИ 3. От поста управления 9 на СУАИ 7 с помощью дополнительной цепи 13 через реле времени 14, обеспечивающее выдержку во времени, достаточную для затухания переходных процессов в статорной обмотке двигателя переменного тока 5, подается команда, разрешающая работу любой пары полностью управляемых полупроводниковых приборов АИ 3, не расположенных в одном плече моста. Управляемый (плавный) режим динамического торможения обеспечивается путем регулирования длительности величины выходного напряжения УВ 1 с помощью функционального преобразователя 18, на вход которого поступают сигналы от датчиков тока 4 и датчика частоты вращения 6, а выход подключен через логический элемент 16 к дополнительному входу СУУВ 8, обеспечивающей изменение выходного напряжения УВ в соответствии с требуемым законом торможения. Логический элемент 16 совместно с реле времени 15 обеспечивает подачу управляющего сигнала от ФП 18 с задержкой во времени относительно поданной команды, разрешающей работу указанной пары полностью управляемых полупроводниковых приборов АИ 3, что позволяет получать требуемые характеристики регулируемого динамического торможения двигателя до его полной остановки или минимальной частоты вращения ротора.
Устройство позволяет уменьшить массогабаритные показатели и одновременно снизить его стоимость вследствие отказа от использования конденсаторов большой емкости звена постоянного тока, внешнего тормозного сопротивления, подключаемого через экранированный кабель к тормозному транзистору или полностью управляемому тиристору ППЧ, а также повысить надежность и эффективность торможения, путем отказа от подключения внешних элементов, в том числе внешних источников постоянного тока, и за счет использования штатных полностью управляемых полупроводниковых приборов ППЧ.
Устройство регулируемого динамического торможения частотно-управляемых двигателей переменного тока, содержащее двигатель, управляемый выпрямитель, снабженный системой управления, выход которого соединен с автономным инвертором, собранным на полностью управляемых полупроводниковых приборах, при этом инвертор соединен через датчики тока с двигателем, на роторе которого установлен датчик частоты вращения, и снабжен системой управления инвертором, вход которой соединен с постом управления, а выход - с силовым блоком инвертора, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит функциональный преобразователь, логический элемент, два реле времени РВ1 и РВ2, а пост управления снабжен двумя дополнительными цепями, при этом первая дополнительная цепь соединена с дополнительным входом 1 системы управления инвертором, вторая - со входами реле времени РВ1 и РВ2, выход РВ1 соединен с дополнительным входом 2 системы управления инвертором, а входы функционального преобразователя присоединены к датчикам тока и частоты вращения, а его выходы и реле времени РВ2 соединены со входом логического элемента, выход которого соединен с дополнительным входом системы управления выпрямителем.
