Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя

 

Использование: в общепромышленных механизмах. Сущность: введены два выпрямительных моста с токоограничительными резисторами в цепях постоянного тока, причем зажимы переменного тока указанных мостов подключены соответственно к зажимам вход-выход интегрального регулятора скольжениям интегратора преобразователя аналог-частота, а зажимы постоянного тока через упомянутые токоограничительные резисторы предназначены для подключения к соответствующим источникам положительного и отрицательного напряжений смещения . При этом повышается точность останова электродвигателя и обеспечивается тормозной момент на его валу в неподвижном состоянии. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s3)s Н 02 Р 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4777941/07 (22) 05.01,90 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) В.Ф.Шепелин (56) Электроприводы серии 3КТ-2, каталог

08.35.02-89, изд. Информэлектро.

Авторское свидетельство СССР

М 1534736, кл. Н 02 Р 7/42, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО

ЭЛЕ КТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Использование; в общепромышленных механизмах. Сущность: введены два выпряИзобретение относится к области электротехники, в частности к области частотнорегулируемого электропривода переменного тока с асинхронным электродвигателем.

Известно устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя, содержащее преобразователь частоты и асинхронный электродвигатель, в котором выполняется закон регулирования

U напряжения и частоты — = const .

Недостатком такого устройства является малый рабочий диапазон регулирования выходной частоты преобразователя (5-60

Гц). малый рабочий диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя с учетом точности ее поддержания (5-7). а также невозможность жесткой фиксации рото Ж 1758823 Al мительных моста с токоограничитепьными резисторами в цепях постоянного тока, причем зажимы переменного тока указанных мостов подключены соответственна к зажи- . мам вход-выход интегрального регулятора скольжения и интегратора преобразователя аналог-частота, а зажимы постоянного тока через упомянутые токоограничительные резисторы предназначены для подключения к соответствующим источникам положительного и отрицательного напряжений смещения. При этом повышается точность останова электродвигателя и обеспечивается тормозной момент на его валу в непод-! вижном состоянии. 4 ил, ра двигателя в неподвижном состоянии изза отсутствия тормозного электрического момента на валу электродвигателя в этом (Я. режиме, что понижает точность его остано- (© ва. ОО

Известно также устройство дпя регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя с повышенным пусковым моментом и повышенным диапазоном регулирования частоты вращения по а.с. М в

1534736, в котором заложен принцип частотно-токового управления асинхронным двигателем и который принят за прототип.

Данное устройство содержит силовой преобразователь частоты, выходы которого предназначены для подключения к фазам асинхронного электродвигателя, а силовые входы — к питающей сети, формирователь задания частоты вращения, задатчик тока

1758823 намагничивания, блок прямого преобразования координат, выполненный с преобразователем аналог-часто а, счетчиком импульсов, двумя формирователями функций синуса и косинуса соответственно, выполненными, например, на программируемых микросхемах, цифроаналоговыми преобразователями и сумматорами, регулятор скольжения с элементом сравнения на входе, подключенным одним из входов к выходу формирователя задания частоты вращения. При этом один из управляющих входов блока прямого преобразования координат подключен к выходу задатчикв тока намагничивания, а выходы— к управляющим входам силового преобразователя частоты.

В устройстве имеются датчик фазных напряжений асинхронного электродвигателя, преобразователь числа фаз, пропорционально-дифференцирующее звено, два сумматоры и блок обратного преобразования координат с двумя преобразователями код-аналог, инвертирующим усилителем и сумматором.

При этом регулятор скольжения выполнен В виде интегральнОго звена, выход KQ" торого соединен с первыми входами сумматоров и входами пропорциональнодифференциального звена, подключенного выходом к другому управляющему входу блока прямого преобразования координат.

Выход сумматора подключен к другому входу элемента сравнения, Выход формирователя задания частоты вращения подключен ко второму входу сумматора, соединенного выходом с входом преобразователя аналог-частота.. .Выходы датчика фазных напряжении асинхронного электродвигателя подключены к входам преобразователя числа фаз, соединенного выходами с аналоговыми входами преобразователей код-аналог. Кодовые входы преобразователей код-аналог подключены к выходам соответствующих формирователей функций синуса и косинуса. Выход преобразователей код-аналог подключен к одному из входов сумматора, другой вход которого соединен через инвертирующий усилитель с выходом преобразователя код — аналог. . Силовой преобразователь частоты выполнен с силовыми выпрямителем, конденсатором фильтра, разрядным резистором, подключенным к выходам фильтра через ключ, обратным диодным мостом и блоком управляемых ключей инвертора.

В выходных цепях инвертора установ.лены датчики фазных токов, подключенные выходами к первым входам соответствую10

Пропорционально-дифференциальное звено выполнено на основе операционного усилителя с резистором в цепи обратной связи и резисторами и конденсатором во входной цепи.

Преобразователь аналог-частота включает в себя выпрямитель, резисторы, интегратор, нуль-орган с петлей гистерезиса (выполнен на операционном усилителе с положительной обратной связью) и ключ.

Система автоматического регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя представляет из себя . двухконтурную систему с регуляторами тока фаз и регулятором скольжения. При этом на входе регулятора скольжения сравниваются два сигнала: сигнал с выхода формирователа задания частоты вращения, пропорциональный частоте вращения ротора двигателя, и сигнал с выхода обратного координатного преобразователя, пропорциональный проекции обобщенного вектора напряжения статора двигателя на ось, перпендикулярную вектору тока намагничивания, из которого вычтен сигнал с выхода регулятора скольжения, пропорциональный падению напряжения на активных сопротивлениях обмоток двигателя от тока нагрузки.

Частота вращения ротора электродвигателя при холостом ходе определяется уровнем сигнала с выхода формирователя задания частоты вращения, а под нагрузкой суммой сигналов с выхода формирователя задания частоты вращения и сигнала с выхода регулятора скольжения.

При снижении сигнала на выходе формирователя с заданного значения до нуля частоты тока статора также снижается в задаваемом формирователем темпе и двигатель тормозится.

Но полного останова ротора при нулевом сигнале на выходе формирователя получить практически невозможно, т.к. сигнал на выходе интегрального регулятора скорости из-за неэффективности действия обратной связи по напряжению в нижней части диапазона регулирования не равен нулю (обратная связь по напряжению не может полностью компенсировать естествен ное смещение нуля операционного усилителя, под действием которого сигнал на выходе щк регуляторов фазных токов, вторые входы указанных регуляторов соединены с выходами преобразователя числа фаз, входы которого образуют управляющие входы си5 лового преобразователя частоты. Выходы регуляторов через блок управления связаны с управляющими входами блока управляемых ключей инвертора

1758823 интегратора постепенно возрастает и может достичь напряжения насыщения усилителя).

Поэтому ротор двигателя при нулевом сигнале на выходе формирователя вращается нз ползучей скорости. Этому вращению способствует также и преобразователь ана-лог-частота, который реагирует на смещение нуля входящего в него интегратора на операционном усилителе, а также отрабатывает входной сигнал, поступающий с выхода регулятора скольжения.

На практике задача полного останова ротора двигателя обычно решается закорачиванием цепи вход-выход регулятора скольжения вспомогательными контактами и отключением цепей управления силовых ключей. В этом случае ротор двигателя до полной остановки вращается нз выбеге и тормозится за счет момента трения. В неподвижном его состоянии тормозной момент отсутствует и он поворачивается, не встречая сопротивления, от любых возмущений со стороны нагрузки, Однако ряд механизмов требует точной остановки электродвигателя на нулевой скорости и жесткой фиксации ротора в неподвижном состоянии (например, механизмы смены инструмента в метзллорежущих станках), Поэтому отсутствие эффективного торможения до нулевой скорости и о,сутствие тормозного момента на валу электродвигателя при нулевой скорости является существенным недостатком устройства для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя по а.с„ЬВ

1534736, а также других аналогичных известных технических решений в бездзтчиковых асинхронных частотно-регулируемых электроприводах.

Целью изобретения является повышение точности останова электродвигателя и обеспечение тормозного момента на его валу в неподвижном состоянии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования частоты вращения асинхронного двигателя введены два выпрямительных моста с токоограничительными резисторами в цепях постоянного тока, причем, зажимы переменного тока введенных выпрямительных мостов подключены соответственно к зажимам входвыход интегрального регулятора скольжения и интегратора преобразователя аналог-частота„а зажимы постоянного тока через токоограничивающие резисторы подключены к источникам положительного и отрицательного напряжений смещения.

ЗО

Сущность заявляемого устройства заключается во введении двух выпрямителей с токоограничивающими резисторами и их связи с зажимами вход-выход интегрального регулятора скольжения и преобразователя аналог-частота. Это позволяет создать зону нечувствительности операционных усилителей интеграторов на уровне их напряжений смещения и исключить самопроизвольное изменение выходных сигналов при нулевом задающем сигнале. з значит, исключить необходимость преждевреиенного их. ззкорачивания при торможении электродвигателя. обеспечив . возможность торможения, практически до нулевой скорости, и повысив тем самым точность останова электродвигателя. . Малая зона нечувствительности интеграторов не препятствует появлению на их выходах сигналов от действия обратной свяэи по ЭДС при поворотд:poTopa от возмущений по цепи нагрузкй,.что обеспечивет возникновение тормсзногс тока и тормозного момента при отсутствии дополнительных задающих сигналов, упростив тем самым устройство фиксации электродвигателя в неподвижном состоянии. По4.равнению с известными техйй м ;- кими решениями, заявляемое устройство4фблздзет существенными отличиями.

На фиг.1 представлена функциональная схема заявляемого устройства для- регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя; на фиг,2-3 — векторные диаграммы для двигательного и тормозного режимов работы электродвигателя;:на фиг.4 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя" содержит преобразователь 1 частоты с выходными зажимами переменного тока, предназначенными для подключения к асинхронному двигателю 2, датчики 3,4,5 тока фаз статора, включенные на выходе

50 преобразователя частоты 2. входные зажимы которого предназначены для подключения к питающей сети, блок б управления силовыми ключами преобразователя частоты, входные зажимы которого связаны через регуляторы 7,8,9 тока с датчиками тока фаз статора и через преобразователь 10 фаз — с выходными зажимами блока 11 формирования синусоидальных сигналов задания тока фаз статора, связанного первым входом с выходом блокз 12 задания амплитуды активной составляющей тока фаз статора. снабженного интегральным регулятором 13 скольжения, вход которого соединен с формирователем 14 задания частоты вращения, и с выходом датчика 15 Обратной связи„ входы которого предназначены для подключения к фазам статора, вторым входом — с выходом блока 16 задания амплитуды тока намагничивания двигателя, а третьим входом — с выходом преобразователя 17 аналог-частота, состоящим из интегратора 18, нуль-органа 19, ключа 20 и выпрямителя 21, вход которого связан через сумматор 22 с выходом формирователя 14 задания частоты вращения и выходом интегрального регулятора 18 скольжения, два введенных выпрямительных моста 23,24 с токоограничительными резисторами в цепях постоянного тока, причем зажимы переменного тока введенных выпрямительных мостов

23,24 подключены соответственно к зажимам вход-выход интегрального регулятора скольжения 13 и интегратора 18 преобразователя аналог-частота, а зажимы постоянного тока через токоограничительные резисторы подключены к соответствующим источникам положительного 01 и отрицательного 02 напряжениям смещения.

Преобразователь 1 частоты содержит неуправляемый силовой выпрямитель 29, конденсатор 30 фильтра, разрядный резистор 31, ключ 32, обратный диодный мост 33 и блок 34 ключей инвертора.

Блок 14 формирования синусоидальных сигналов задания тока фаз статора двигателя состоит из счетчика импульсов 35, программируемых запоминающих устройств (функций синуса и косинуса) 36,37, преобразователей 38,39,40,41 код-аналог, сумматоров 42.43.

Блок 12 задания амплитуды активной составляющей тока фаз статора двигателя содержит кроме интегрального регулятора

13 скольжения также сумматоры 44,45 и пропорционально-дифференциальный усилитель 46.

Датчик 15 обратной связи содержит . датчик 47 напряжения, выход которого связан со входом преобразователя 48 фаз (трех в две). преобразователи 49;50 код-аналог функций синуса и косинуса, входы задания амплитуды которых подключены к выходу преобразователя фаз, а кодовые входы к выходу программируемых запоминающих устройств 36,37, инвертирующий усилитель

51 и сумматор 52.

Преобразователь 17 аналог-частота содержит также резисторы 53,54,55,56, включенные в цепь связи входов интегратора 18 с ключом 20 и выходом выпрямителя 21.

Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя работает следующим образом.

10

В исходном состоянии сигнал на выходе формирователя задания частоты вращения

14 отсутствует, а на выходе задатчика 16 соответствует заданию номинального тока намагничивания асинхронного электродвигателя. По резисторам Й25...828 и диодам выпрямительных мостов 23,24 от источников смещения 01, 02 протекает ток, создавая на диодах падения напряжения, которые по величине равны, à по знаку противоположны. Поэтому между зажимами переменного тока выпрямительных мостов

23,24 разность потенциалов близка к нулю, Близко к нулю и выходное напряжение интеграторов регулятора скольжения 13 и интегратора 18 преобразователя 17 аналог-частота, поскольку напряжение на их входе равно нулю. Заметим, что за нулевое напряжение на входе интеграторов в рассматриваемом устройстве с подключением к зажимам вход-выход интеграторов введенных выпрямительных мостов 23,24 следует принимать такое напряжение, которое создает ток во входной цепи меньше тока через открытые диоды выпрямительных мостов, величина которого определяется уровнем напряжения смещения и величиной токоограничивающих резисторов.

При этом входной ток интеграторов, пока он меньше токов через ограничительные резисторы 25...28, не влияет на состояние операционных усилителей интеграторов, а изменяет (перераспределяет) лишь токи диодов выпрямительных мостов 23,24.

Таким образом, в исходном состоянии схемы устройства интеграторы регулятора скольжения и преобразователя аналог-частота имеют зону нечувствительности, величина которой определяется значением токов через токоограничительные резисторы 25...28, их выходные сигналы равны нулю. Равна нулю и выходная частота преобразователя 6 аналог-частота, счетчик импульсов 35 не переключается, но его со-. стояние соответствует начальному значению числа импульсов. При этом ид выходах формирователей 36,37 образуются коды синуса и косинуса, соответствующие началь50 ному состоянию счетчика импульсов 35. На выходах цифроаналоговых преобразователей 38,39 сигналы равны нулю, а на выходах

40,41 сигналы: I sin д, f cos д, где О— угол соответствующий начальному состоянию счетчика, 1у- ток намагничивания.

На выходах преобразователя 10 числа фаэ имеем трехфазную систему сигналов:

3 ), (3

2л 2л соответствии с которыми с помощью регуля1758823

5

15 торов 7...9 в фазах двигателя поддерживаются постоянные токи, не создающие вращающего момента.

Постоянные токи фаз двигателя, протекая по активным сопротивлениям, вызывают появление на зажимах двигателя напряжений. которые измеряются с помощью датчика 47, На выходах преобразователя 48 числа фаз имеем двухфазную систему напряжения: Um sin (ф + 0) и -Um ° сов(ф + 0), где

Um — амплитуда фазного напряжения, tp— угол между векторами ЭДС Ер и напряжения

01.

На выходах преобразователей 49,50 имеем соответственно произведения: Umx

sin (ф+д) з!и 0 и-Umcos (ф+О) cos

0. С учетом инвертирования в блоке 51 на выходе сумматоров 27 получаем. -!.! cos ф =

Л

=О, т.к. ф = — в режиме с нулевойчастотой.

Это означает. что выходной сигнал блока обратного преобразователя координат

15 в рассматриваемом режиме не оказывает влияния на состояние регулятора скольжения 13.

При появлении на выходе формирователя 14 сигнала, возрастающего например, по линейному закону, входной ток интеграторов 13, 18 возрастает. Кэк только он достигнет величины, определяемой токоограничительными резисторами

25...28, одна пара диодов выпрямительных мостов закрывается (в зависимости от полярности входного сигнала), закоротка операционных усилителей интеграторов снимается и потенциал на выходе выпрямительных мостов 23,24 начинает возрастать в соответствии с ростом напряжений на выходе интеграторов. Ток ограничительных сопротивлений в этом случае протекает через вторую открытую пару диодов выпрямительных мостов и внутренние сопротивления операционных усилителей.

По мере роста аналогового сигнала нэ выходе регулятора 13 скольжения возрастает и сигнал задания амплитуды активной составляющей на выходе звена 4б.

Одновременно на выходе преобразователя 17 аналог-частота появляется непрерывная последовательность импульсов. частота которых определяется суммой двух сигналов — сигнала с выхода формирователя

14 и сигнала с выхода регулятора скольжения 13.

Преобразователь аналог-частота 17 работает следующим образом:

В исходном состоянии сигнал на выходе интегратора 18 равен нулю, нуль-орган 19, 20

55 выполненный на операционном усилителе с положительной обратной связью, имеет на выходе отрицательный сигнал и ключ 20 включен, При появлении на выходе выпрямителя 21 положительного сигнала, создающего через резистор 55 ток больше тока токоограничивающих резисторов 27,28, напряжение нэ выходе интегратора 18 начинает возрастать. После достижения им урс вня срабатывания нуль-органа 19 последний переключается, на его выходе появляется положительное напряжение и ключ 20 отключается, создавая цепь протекания тока через резисторы 53,54 на инверсный вход операционного усилителя интегратора 18.

При этом ток через резисторы 53.54 преобладает над током через резистор 55 и сигнал на выходе интегратора 18 начинает изменятьая в сторону уменьшения. После достижения им уста вки срабатывания нуль-органа 19 последний переключается, на его выходе появляется отрицательное напряжение, включающее ключ 20, и ток через резистор 54 начинает протекать на общую точку схемы, минуя инверсный вход интегратора 18. 8 этом случае под действием сигнала с выхода выпрямителя 21 через резистор 55 напряжение интегратора 18 вновь начинает возрастать и процесс повторяется.

При наличии сигнала на выходе регулятора скольжения 13 и последовательности импульсов нэ выходе преобразователя аналог-частота 17 на выходе цифроаналоговых преобразователей 38,39 появляются гармонические сигналы !аз sin го t, !аЗ cos й) t, амплитуда которых пропорциональна заданному максимальному значению активной составляющей тока статорэ !аз, а на выходах преобразователей 40,41- гармонические сигналы .з sin и t, !, з ° соз и t, пропорциональные заданному значению реактивной составляющей тока статора !, 3 . Нэ выходах сумматоров 42,43 появляются сигналы: lm sin (в t + р) и lm cos (в t + p)

1аз, где !э2з+ з2, р = эгст9 — з . При этом ! з на выходах преобразователя числа фаз 10 имеем трехфазную сист е м у с и г н ал о в 3 э д а н и я: !зд = = !п sin (rc) t + p )

2л !

3 — !и sin (cut + p, 3 ), !зс — !п1 sin

2л (м t + у + ),, в соответствии с которыми в фазах двигателя формируются токи и появляется вращающий момент, а двигатель начинает разгоняться.

При работе двигателя на установившейся скорости токи намагничивания и напря l758823 жения в фазах A,Ð,Ñ изменяются следующим образом:

/, g//

= 1, Ы",!МВ--!, Sln(mt- т)/

l e- l m $/ ю(ые 2//) у /

«/А - ///// СОз (/«> + Ц/) Ц „/ / с $ (Я//

Ос = — О,,> cos (и.>t+ — "- ч/).

На выходах преобразователя 48 при этом имеем сигналы: - 4 cos (г/>1 +ф), U sin (и t + ф ), а на выходах преобразователей

49,50 — соответственно произведения:

U s i n((/> t + ф ) s in г/> t u

-U cos(o>t+g) cos mt

На выходе сумматора 52 имеем сигнал (-0 1к

cos ф } (при изменении направления вращения знак сигнала меняется), Это означает, что сигнал на выходе датчика обратной связи 15 зависит -олько от амплитуды напря>кения фаз двигателя и угла ь/ ) и при неизменной частоте токов статора также является неизменным.

При работе двигателя на установившейся заданной скооости сигнал с формирователя задания частоты вращения 14 равен сигналу обратной связи с выхода датчика

15 и при холостом ходе двигателя сигнал на выходе регулятора скольжения 13 мал, При набросе нагрузки ток и напряжение в первый момент сохраняются постоянны" ми, не меняется и сигнал обратной связи с выхода блока 15. В этом случае скорость двигателя начинает снижаться и в токе фаз двигателя появляется активная составляющая, создавая вращающий момент. Одновременно, поскольку заданное значение тока не изменилось, уменьшается реактивная составляющая, т.е. уменьшается ток намагничивания, а, значит, уменьшается и

ЭДС фаз двигателя, уменьшая сигнал обратной связи с выхода блока 15, Сигнал обратной связи уменьшается несколько в большей степени, чем снижается ЭДС, т,к. одновременно с перераспределением активной и реактивной составляющих тока статора двигателя происходит поворот в пространстве вектора ЭДС Ер, что дополнительноснижает ее проекцию на ось, перпендикулярную прежнему вектору тока намагничивания, который теперь совпадает с полным током сТаТора.

При уменьшении сигнала обратной связи нарушается баланс между ней и задающим сигналом с формирователя 14 и на выходе регулятора скольжения 13. поя вляется напряжение, являюшееся заданием на увеличение активной составляющей тока статора и последняя возрастает. увеличивая момент двигателя. Для уменьшения просадки скорости одновременно с увеличением активной составляющей тока статора увеличивается, и его частота вследствие поступления сигнала с выхода регулятора 13 на вход преобразователя аналог-частота 17 через сумматор 22. Имеющее место при этом увеличение сигнала обратной связи вследствии роста напряжения на двигателе компенсируется введением отрицательного сигнала с выхода интегрального регулятора скольжения 13 на вход сумматора 45, который также компенсирует и увеличение напряжения за счет возрастания падения напряжения на активных сопротивлениях фаз статора при росте активной составляющей тока нагрузки.

Следует заметить, что вектор активной составляющей Tot/s cTBToD3, Mop /t KGToporo пропорционален сигналу на выходе регуля.гора c .

13 может быть использован для частичной компенсации части проекции результирующего вектора напряжения на ось, перпендикулярнуюю току намагничивания, пропорциональной увеличению падения напря>кения в активном сопротивлении статора от приращения тока, При подаче команды нэ торможение электропривода сигнал на выходе блока 14 формирователя задания частоты вращения плавно уменьшается, Уменьшается и частоты с выхода преобразователя 17 аналог-частота. а значит, и частота задаваемого тока фаз статора. которая становится меньше частоты вращения ротора электродвигателя.

Электродвигатель переходит в режим генераторного торможения. При этом энергия торможения из электродвигателя поступает через обратный диодный мост 34, ключ 32 в балластный резистор 31, где и превращается в тепло, В режиме генераторного торможения активная составляющая тока ротора согласно векторной диаграмме фиг.3.2 меняет направление практически на 180 эл.градусов, изменяет направление и результирующий вектор тока статора, а значит, и вектор па1758823 дения напряжения на активных сопротивлениях обмоток статара, При этом результиру1ощий вектор напряжения на зажимах обмоток ста,ара уменьшается, уменьшается и ега проекция на ось перпендикулярную оси така намагничивания, а значит, уменьшается и сигнал обратной связи с выхода блока 15.

Причем„уровень сигнала на выходе регулятора скольжения 13, егo знак зависит от темпа снижения сигнала с выхода блока 14 и статической нагрузки на валу электродвигателя. При отсутствии статической нагрузки на валу электродвигателя и темпе снижения сигнала с выхода блока 14 равном темпу нарастания при неполном компенсации падения напряжения в обмотках электродвигателя знак сигнала на выходе регулятора скольжения 13 не меняется. При атом перераспределение между активной и реактивной составляющей резул ьтирующега тока фаз двигателя происходит автоматически внутри электродвигателя в зависимости от необходимого тормозного момента, определяемого маховыми массами электропривода и задаваемым блоком 14 темпом снижения частоты вращения.

В конце участка торможения сигнал на выходе блока 14 приближается к нулю и под действием сигнала обратной связи с выхода блока 15, действующего ранее встречна с сигналом с выхода блока 14, сип:,ал на выходе регулятора скольжения 13 начинает уменьшаться. Когда GH станет меньше порога чувствительности выпрямительнага моста 23, все диоды последнего открываются и закорачивают вход-выход операционного усилителя регулятора 13 скольжения. Одновременно исчезают и сигналы на входе сумматора 22, на ега выходе и выходе выпрямителя 21.

8 момент прохождения пилообразного сигнала на выходе интегратора 18 через нуль все диоды выпрямительнага моста 24 открываются, закарачивают вход-выход операционного усилителя интегратора 18 и импульсы на выходе преобразователя 17 аналог-частота исчезают. Ток в фазах электродвигателя перестает изменяться, перестает изменяться и магнитное поле статора.

Электродвигатель останавливается, На по его обмоткам продолжает протекать ток намагничивания нулевой частоты {постоянный ток), величина которого определяется приведенными выше соотношениями для исходного состояния схемы предлагаемого устройства.

При появлении на валу электродвигателя возмущения того или иного направления ротор электродвигателя начинает провораГ

55 чиваться в магнитном поле, на обмотках статора появляется напряжение, а значит, и сигнал на выходе датчика 47 фазных напряжений и сигнал на выходе блока 15 обратной связи, который поступаетчерез сумматор 44 на выход регулятора скольжения 13. Часть диодов выпрямительнага моста 23 закрывается и закоратка с зажимов вход-выход операционного усилителя регулятора 13 скольжения снимается, а на его выходе появляется напряжение, представляющее собой амплитуду задания активной составляющей тока статора. Ток статора увеличивается, увеличивается и тормозной момент электродвигателя, препятствующий повороту ега вала.

Следует отметить, что тормозной момент на валу электродвигателя при принудительном повороте его вала существует и до появления сигнала на выходе регулятора скольжения 16, эа счет перераспределения активной и реактивной составляющих тока фаз статора двигателя, заданных задатчиком 16 (па каналу задания тока намагничивания).

Таким образом, в заявляемом устройстse, по сравнению с прототипом, для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя торможение осущест вляется практически до нулевой скорости, отсутствует самоход ротора электродвигателя при снятом задающем сигнале и обеспечи- вается тормозной момент при принудительном выведении ротора из неподвижного состояния. Это позволяет осуществить более точный останов электродвигателя в заданной позиции и в некоторых случаях отказаться ат дополнительного механического тормоза, что в целом упростит механизм станка.

Испытание предлагаемого устройства показало, что торможение электродвигателя осуществляется практически до нулевой скорости без перерегулирования, а для вы-. ведения ега из неподвижного состояния,. воздействуя на вал, требуется приложить существенные усилия, аналогично как и в электрапривадах с датчиками скорости на валу.

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя, содержащее преобразователь частоты с выходными зажимами переменного тока, предназначенными для подключения к асинхронному двигателю, датчики тока фаз статара, подключенные к выходам преобразователя частоты, входные зажимы которо-. го предназначены для подключения к питающей сети, блок управления силовыми

16 ключами преобразователя частоты, входы которого соединены через регуляторы тока с выходами датчиков тока фаэ статора и через преобразователь фаз с выходами блока формирования синусоидальных сгпгналов задания тока фаз статора, соединенного первым входом с выходом блока задания амплитуды активной составляющей тока фаэ статора, выполненного с интегральным регулятором скольжения, вход которого соединен с формирователем задания частоты вращения и с выходом датчика обратной связи. входы которого предназначены для подключения к фазам статора асинхронного двигателя, второй вход блока формирования синусоидального сигнала задания тока фаз статора соединен с выходом блока задания амплитуды тока намагничивания двигателя, а третий вход — с выходом преобразователя аналог-частота, составленным из интегратора, нуль-органа, ключа и выпрямителя, вход которого соединен через сумматор с выходом формирователя задания частоты вращения и выходом интегрального

5 регулятора скольжения, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения точности останова электродвигателя путем обеспечения тормозного момента на его валу в неподвижном состоянии, введены два

1Î выпрямительных моста, токоограничительные резисторы, включенные последовательно в цепи постоянного тока указанных выпрямительных м стов, зажимы переменного TQK3 K0TOpblX подклlO eH СООТ88ТСТ1.5 венно к зажимам вход-выход интегрального регулятора скольжения и интегратора преобразователя аналог-частота, а свободные выводы токоограничительных резисторов предназначены для подключения к соответ 2О ствующим источникам положительного и отрицательного напряжения смещения.

П58 823

1758823

Составитель В.Шепелин

Редактор Ю.Середа Техред М.Моргентал Корректор Н. Соколова

Заказ 3010 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101