Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Бесконтактные схемы управления асинхронными двигателями

Бесконтактные схемы управления асинхронными двигателями

Применение бесконтактных систем облегчает и упрощает работу машиниста вследствие автоматизации управления, повышает надежность электрооборудования э. п. с. в результате замены статическими приборами контактных аппаратов, имеющих приводы и инерционную подвижную систему с перемещающимися контактами, которые подвержены механическому, а часто и электрическому износу, чувствительны к влиянию влаги, загрязнений и температуры. Кроме того, такие системы управления позволяют осуществлять плавный пуск, регулировать силы тягн и торможения во время движения и электрического торможения, создать быстродействующие системы автоматического оптимального регулирования режимов работы тяговых двигателей, что увеличивает производительность локомотива, так как обеспечивается наименьшее время хода по данному участку без превышения макси-

мальных скоростей, точное соблюдение графика движения независимо от погоды, состояния рельсов и квалификации машиниста и повышение безопасности движения.

В силовых цепях используют два вида бесконтактных элементов: полупроводниковые приборы (неуправляемые и управляемые — диоды, динисторы, тиристоры, транзисторы) и магнитные усилители (см. § 46). В цепях управления контакты реле и блок-контакты контакторов обычно заменяют логическими схемами, построенными на ферритных и транзисторных элементах или на базе микросхем средней степени интеграции (электровозы ВЛ86* и др.). Контактные переключатели в групповых системах управления заменяют индукционными датчиками.

Все бесконтактные элементы объединяют в отдельные блоки, каждый из которых выполняет определенную функцию. Например, блок задающего генератора (БЗГ) генерирует управляющие импульсы с необходимой частотой, блок распределительного устройства (БРУ) сдвигает управляющие импульсы на заданный угол, блок сравнения (БС) сравнивает поступающие импульсы и т. д.

Во вспомогательных цепях бесконтактные элементы применяют для создания статических преобразователей тока и напряжения (см. § 50), используемых для питания цепей управления (на электровозах ВЛ80К, ВД80Т, ЧС4Т, электропоездах ЭР9П и др.) или обмоток возбуждения тяговых двигателей в режиме рекуперации (на электровозах ВЛ10 н др.), регуляторов напряжения, специальных реле и других устройств.

Тиристорные преобразователи по сравнению с вращающимися и магнитными усилителями имеют существенно меньшие габаритные размеры и массу, больший к. п. д. н высокое быстродействие. Они на э. п. с. могут выполнять различные функции регулирования в силовых цепях постоянного и переменного тока. В СССР бесконтактные системы на тиристорах применяют на э. п с. постоянного тока для безреостатного пуска, плавного регулирования скорости, рекуперативного торможения практически до остановки, плавного изменения сопро-

тивления пусковых и тормозных резисторов и возбуждения тяговых двигателей, а на э. п. с. переменного тока — для плавного регулирования напряжения между ступенями и переключения ступеней тягового трансформатора без коммутации тока контактными аппаратами, для плавного регулирования напряжения на зажимах тяговых двигателей, инвертирования тока и регулирования напряжения при рекуперации.

На э. п. с. постоянного тока применяют тиристорные системы регулирования напряжения с искусственной коммутацией — так называемые импульсные системы регулирования напряжения (см. §53). На э. п. с. переменного тока используют различные способы регулирования переменного напряжения; например, при фазовом регулировании тиристоры отпираются в каждый полупернод с задержкой на угол а. Изменяя угол а, выпрямленное напряжение ий можно регулировать от нуля до наибольшего значения, соответствующего а = 0. Тиристоры являются основой бесконтактной системы, для управления ими используется электронная аппаратура. Однако в целях упрощения иногда сохраняют контакты в контроллерах машиниста и

отдельные реле, преимущественно с маг-нитоуправляемыми герметическими контактами — герконами.

При управлении, которое условно можно назвать неавтоматическим, машинист вначале рукояткой контроллера КМ (рис. 230, а) включает задающий генератор ЗГ, который генерирует импульсы с необходимой частотой. Затем машинист рукояткой изменяет напряжение смещения на фазосдвигающем устройстве ФСУ, в результате чего изменяется сдвиг между управляющими импульсами, а следовательно, например при широтно-им-пульсном управлении, и скважность, с которой работает преобразователь ТП1, т. е. изменяется и его естественная характеристика. При частотно-импульсном управлении машинист рукояткой контроллера регулирует частоту преобразователя. К тяговым двигателям в этом случае подводится постоянная мощность, соответствующая определенной частоте работы преобразователя. Тяговые характеристики имеют вид гипербол.

Если применяют автоматическое управление, то каждому положению рукоятки контроллера КМ (рис. 230, б) соответствует определенное постоянное значение какого-либо тягового параметра,

Рис 230. Принципиальные схемы бесконтактных систем управления: а — на э п.с постоянного тока с тиристориым импульсным преобразователем ТП1 при автоматическом управлении; б — то же при автоматическом с поддержанием постоянства напряжения на зажимах тягового двигателя

например напряжения на зажимах двигателя М1, его тока или скорости движения. Поддерживая постоянным ток этого двигателя, можно получить характеристики, соответствующие неизменной силе тяги, или поддерживать постоянной скорость движения. При ши-ротно-импульсном управлении и, например, поддержании постоянным напряжения на зажимах двигателя М] рукояткой контроллера КМ изменяют эталонное напряжение С1Э, которое сравнивается с напряжением пропорциональным напряжению двигателя М1. Напряжение двигателя снимается либо потенциометром, либо трансформатором постоянного напряжения 777//. Разность напряжений АС! = С/3—1/’ж подается на усилитель Ус, а усиленный сигнал, пропорциональный ки,— на фазосдвигаю-щее устройство ФСУ. Чем больше коэффициент усиления, тем меньше может быть разность напряжений АЦ, т. е. тем в более широком диапазоне изменения тока двигателя будет поддерживаться неизменное напряжение на его зажимах, соответствующее эталонному напряжению из. Машинист получает возможность плавно регулировать напряжение на двигателе, при этом каждому положению рукоятки контроллера соответствует строго определенное напряжение на его зажимах.

На э. п. с. с асинхронными тяговыми двигателями необходимо изменять не только напряжение, но и частоту выходного тока преобразователя. В этом случае управление двигателями получается сложным и может производиться только автоматически Для упрощения его в цепях применяют функциональную связь, т. е. предусматривают изменение напряжения на выходе преобразователя по заданному закону в зависимости от частоты тока. Тогда в системе управления можно задавать эталонным напряжением определенную частоту на выходе преобразователя, т е. получать определенную скорость движения, или задавать эталонным напряжением ток на выходе преобразователя и поддерживать неизменную силу тяги. Систему сравнения в этом случае строят аналогично системе сравнения на э. п. с с двигателями постоянного тока.

Бесконтактные элементы применяют и в системах телеуправления электровозом, расположенным в середине состава. В таких составах главной трудностью при управлении является несогласованность действий машинистов на головном и вспомогательных локомотивах. Применение телеуправления позволяет отказаться от локомотивов-толкачей, полностью использовать тяговые усилия локомотивов. Телеуправление улучшает и условия торможения благодаря синхронной работе локомотивов. Это дает возможность повышать массу поездов на участках со сложным профилем.

Электростанции

  • Главная
  • карта сайта
  • статьи

Навигация

  • Меню сайта
    • Организация эксплуатации
    • Электрические схемы
    • Турбогенераторы
    • Трансформаторы и автотрансформаторы
    • Распределительные устройства
    • Электродвигатели
    • Автоматика
    • Тепловая изоляция
    • Регулирование энергоблоков
    • Тяговые подстанции
    • Выпрямители и зарядные устройства
    • Проектирование электрических сетей и систем
    • Электрооборудование электротермических установок

Меню раздела

Применение логических элементов в схемах управления

Электротермические установки часто находятся в помещениях с агрессивной средой, повышенной влажностью, высокой температурой и т. д., что накладывает на электрооборудование дополнительные требования в отношении надежности и безопасности его обслуживания. Высокие требования к аппаратуре управления по влагостойкости, устойчивости при анормальных температурных условиях, защищенности от внешней среды и другим показателям вынуждают прибегать к поискам более надежных средств, чем релейно-контакторные аппараты.
Большая часть операций, выполняемых схемами автоматики, носит характер логических решений, когда то или иное действие может быть выполнено в данный момент только при наличии определенных условий. Такие решения могут быть представлены в виде алгебраических уравнений, в которых зависимости между переменными выражены специальными символами логических функций. Дискретные устройства, с помощью которых реализуются логические функции, называются логическими элементами.
Наиболее распространенным видом логических элементов являются электромагнитные реле. Однако их применение в ряде случаев затруднено или даже вообще невозможно вследствие недостатков, присущих контактной аппаратуре. Основной причиной замены механических контактных аппаратов бесконтактными является их низкая допустимая частота включений и низкая долговечность. Бесконтактные элементы более надежны в работе, менее чувствительны к влиянию окружающей среды, не требуют регулировки в процессе работы, срок их службы практически неограничен. Но эти преимущества еще не означают, #что бесконтактные логические элементы могут заменить реле во всех случаях. В отличие от реле эти элементы не могут коммутировать электрические цепи с силовой нагрузкой, а также работать в цепях с плавно изменяющимися сигналами, если их значение ниже сигналов срабатывания этих элементов. Схемы на бесконтактных элементах содержат обычно в несколько раз больше элементов, чем аналогичные релейные, поэтому в ряде случаев применение бесконтактных элементов может только неоправданно усложнить схему. Это относится прежде всего к схемам с простой функциональной частью, где число контактов в схеме управления невелико, а количество входных сигналов ненамного превышает число выходных. Обычно стоимость схем с логическими элементами выше вследствие большего их количества в схемах по сравнению с контактными аппаратами, использования сложных источников питания схем и специального контрольно-испытательного оборудования. Применение бесконтактных логических элементов целесообразно в схемах, когда количество входных сигналов в схеме в несколько раз превышает количество выходных.
Наиболее распространенными являются логические элементы, в основу которых положены электрические принципы. К электрическим бесконтактным элементам относятся, в частности, магнитно-полупроводниковые, полупроводниковые (вентильные и транзисторные) и электронные логические элементы. Вне зависимости от устройства они классифицируются также по выполняемым ими функциям. Количество различных логических устройств, начиная от самых простых и кончая сложными, велико. Однако любая сложная функция может быть разбита на ряд простых, реализуемых с помощью логических элементов нескольких или даже одного типа. Отметим также, что каждый элемент имеет один или более входов и один выход, причем сигналы на входе и выходе могут иметь только два значения. Обычно сигналами являются Напряжения, большее Напряжение срабатывания элементов условно обозначается индексом 1, а другое, меньшее, близкое к нулю,— индексом 0.
В схемах автоматического управления приводами наибольшее распространение получили бесконтактные логические элементы серии «Логика И», выполненной на интегральных микросхемах. Базовым элементом серии является элемент И —НЕ с управлением нулем. Распространение получили три вида логических устройств, разработанных на базе элементов серии «Логика И»: набор логических элементов и узлов; набор универсальных логических модулей матричного типа; программируемый контроллер. При числе входов системы от 20 до 40 схемы выполняются на отдельных элементах, при числе входов от 40 до 100 —на базе устройств матричной логики, более сложные схемы — с использованием программируемого контроллера.
Входные сигналы на логические элементы могут подаваться от бесконтактных й контактных аппаратов и датчиков. Следует иметь в виду, что при подаче сигналов от контактных аппаратов, используемых для управления электроприводами (кнопок, ключей управления, командоконтроллеров, путевых и конечных выключателей и т. п.), напряжение ниже 60В коммутировать этими аппаратами нежелательно, так как надежность коммутационных операций при этом снижается. Для коммутации низкого напряжения срабатывания логических элементов используются малогабаритные аппараты со специальными контактами.
Способы подачи напряжения на логический элемент показаны на рис. 7.21. Если значение напряжения питания £/л соответствует напряжению срабатываемого логического элемента, оно подается непосредственно на вход логического элемента D коммутационным аппаратом К (рис. 7.21,а). При напряжении коммутации, превосходящем напряжение срабатывания логического элемента, в цепь D включаются дополнительные резисторы. Возможно использование специальных элементов, например герконовых или электромагнитных реле, обеспечивающих потенциальную развязку входных сигналов. Подключение силовых устройств на выход логических элементов выполняется специальными усилителями Л, как показано на рис. 7.21,г. Усилители в схемах с логическими элементами представляют собой устройство, входящее в номенклатуру всей серии логических устройств. Если нагрузка Н усилителя А является индуктивно-активной (обмотка машины, катушки контакторов, электромагнитов), то для защиты схемы от перенапряжений нагрузка Н шунтируется диодом V.
Основными узлами в схемах автоматического управления приводами с использованием бесконтактных логических элементов являются схемы памяти, задержек (выдержек времени), счета импульсов, контроля положения, а также схемы, обеспечивающие выполнение вспомогательных функций — блокировок, контроля цепей, сигнализации, х/. Память в контактном исполнении обеспечивается аппаратом, блокирующим командный аппарат. Например, контакт Кл блокирует командные кнопки S3 и S4 на рис. 7.1,а. В бесконтактной схеме память обеспечивается схемой с двумя элементами ИЛИ — НЕ (рис. 7.22).
В схеме рис. 7.22 входной сигнал вход которого подается выходной сигнал У= 1, он заменяет командный импульс. Сброс памяти осуществляется подачей контактом К2 входного сигнала 1 на вход второго логического элемента D2. В качестве контактных элементов К1 и К2 могут быть использованы любые контактные устройства, например кнопки.
Для осуществления выдержек времени используются логические элементы выдержек времени, которые обеспечивают задержку выходного сигнала относительно входного. Элементы серии «Логика И» обеспечивают выдержку времени от 0,01 до 1 с на включение и отключение элемента. Для увеличения выдержек времени применяют специальные схемы соединения элементов.
При управлении возвратно-поступательным движением, как и в релейно-контакторных схемах, могут использоваться конечные и путевые выключатели. На рис. 7.23,а приведен узел схемы управления возвратно-поступательным движением с конечными выключателями и памятью, собранной на элементах ИЛИ — НЕ.
Движение может выполняться электро- или гидроприводом по командам Y1 (вперед) и Y2 (назад), осуществляющим включение реверсирующих контакторов /Св и Ки соответственно в электроприводе или реверсирующих электромагнитов золотников В и И соответственно в гидроприводе. Начало движения обеспечивается в любом направлении кнопками S1 и 52. Ограничение движения осуществляют конечные выключатели SD и 5Н, выполняющие функции сброса памяти прет движении вперед или назад. В любом положении механизма движение-может быть прекращено кнопкой S, выполняющей функции сброса памяти при движении в обоих направлениях. Перекрестная связь Б обеспечивает электрическую блокировку, запрещающую включения любой из команд при наличии другой команды. Нельзя подать команду Y1 при команде Y2 и наоборот. Релейно-контакторный аналог схемы рис. 7.23,а приведен на рис. 7.23,6.
Схема управления приводом производственного механизма с использованием командоаппарата и логических бесконтактных элементов приведена на рис. 7.24. Она обеспечивает движение механизма в направлении Вперед и Назад и остановку в конце обратного движения, т. е. цикл работы, характерный для печных толкателей и таскателей. Такой цикл задает командоаппарат SI, S2. Команда на включение двигателя в направлении Вперед подается кратковременным нажатием кнопки SO. При этом на выходе триггера D2 появляется сигнал У/ = 1, который через герконовое реле К1 включает контактор (или электромагнит золотника гидропривода) Кв, включающий двигатель. Сигнал Yl— 1 подается также на вспомогательный вход R триггера D4 и переключает его так, что его выходной сигнал У2==0. В крайнем положении движения Вперед замыкается контакт S1 командоаппарата и подает сигнал 0 на вход S триггера D49 а через логический элемент D1 — сигнал 1 на вспомогательный вход триггера D2. При этом на выходе триггера D2 появляется 0, контактор Кп отключается, а на выходе триггера D4 появляется сигнал Y2= 1, герконовым реле К2 включается контактор (или электромагнит золотника) /Си. В конце обратного хода механизма размыкается контакт К2 командоаппарата и отключает контактор Ка (сигналы 0 на входе «/? триггера D4 и на его выходе).
Схемы на бесконтактных логических элементах позволяют обеспечивать все требуемые электрические блокировки, применяемые в схемах автоматического управления приводами, например от появления сигналов сразу на нескольких выходах, что актуально для схем управления пуском, торможением, реверсом приводов, многочисленные технологические блокировки. Такая блокировка приведена, например, в схемах рис. 7.23,а и 7.24. Она запрещает одновременную подачу двух сигналов выхода в реверсивных схемах. Для этого сигнал одного выхода при его появлении подается на вход запрета узла памяти другого выхода и запрещает появление его сигнала. В схеме рис. 7.23,а сигнал выхода Y1 (Вперед) подается на вход элемента D6, отключает память, если она имелась, и запрещает появление сигнала Y2 <Назад). Также и сигнал Y2 (Назад) подается на вход элемента D2 и запрещает появление сигнала У/. Такой же принцип построения запрещающей блокировки реализован и в схеме рис. 7.24.

Читать еще:  Ваз 211230 какой двигатель

2.4. ТИПОВЫЕ УЗЛЫ СХЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Для синхронных двигателей всегда применяют асинхронный пуск.

Отсюда, в отношении операций переключения, осуществляемых и цепи статора двигателя, пуск синхронных двигателей аналогичен пуску короткозамкнутых асинхронных двигателей: либо прямой пуск (включением статорной обмотки сразу на полное напряжение сети), либо пуск при пониженном напряжении (через резисторы, реакторы и автотрансформатор) с последующим переключением в функции времени на полное напряжение.

Специфической особенностью пуска синхронного двигателя является управление подачей в его обмотку возбуждения постоянного тока от возбудителя. В качестве последних обычно используют генераторы постоянного тока. Для быстроходных двигателей вал возбудителя непосредственно соединяется с валом двигателя. Для тихоходных двигателей применяют возбудитель с отдельным приводным короткозамкнутым асинхронным двигателем. Разработаны также системы тиристорного возбуждения.

Если позволяют питающая сеть и двигатель, то применяют прямой пуск с наглухо (постоянно) подключенным возбудителем (обычно при статическом моменте Мс на валу двигателя, не превышающем 0,4 Мном) и с принудительным подключением возбудителя при подсинхронной скорости (при (Мс > 0,4 Mном). В случаях, когда сеть и двигатель не допускают пря­мою пуска и он производится при пониженном напряжении, разли­чают: «легкий» пуск, при котором возбуждение подается до включения обмотки статора на полное напряжение (при небольшом Мс), и «тяжелый» пуск — если подача возбуждения происходит при полном напряжении на обмотке статора (при значительном Мс). Реакторный и автотрансформаторный пуск применяют преимущественно для двигателей высокого напряжения (выше 1000 В). Пуск с резисторами используют только для двигателей низкого напряжения (до 1000 В) мощностью до 400 кВт.

На рис. 2.13 приведены типичные схемы включения обмотки возбуждения синхронного двигателя. Схема на рис. 2.13, а отвечает прямому пуску с наглухо подключенным возбудителем В. Здесь операции управления пуском сводятся только к включению линейного выключателя ВЛ , присоединяющего статорную обмотку двигателя к сети. По мере разгона двигателя напряжение возбудителя увеличивается, соответственно растет и ток возбуждения, который при подсинхронной скорости оказывается достаточным для вхождения двигателя в синхронизм.

Читать еще:  Глохнет двигатель на матизе причины

Схемы на рис. 2.13, б, в применяют при более тяжелых условиях пуска. Начинается пуск здесь также с включения выключателя ВЛ. Катушка контактора возбуждения КВ при этом обесточена (цепь ее включения на схемах не показана), обмотка возбуждения двигателя LM либо замкнута на разрядное сопротивление Rв I (рис. 2.13, б), либо подключена к возбудителю последовательно с сопротивлением Rв (рис. 2.13, в). Назначение показанных на схемах реле РПВ будет рассмотрено ниже. По достижении двигателем подсинхронной скорости включается контактор KB и присоединяет обмотку LM непосредственно к якорю возбудителя В. Двигатель входит в синхронизм. Поскольку синхронные двигатели работают обычно в длительном режиме, целесообразно применять в качестве контактора KB контактор с механической защелкой, удерживающей его якорь в притянутом положении. Тогда после включения контактора KB можно снять напряжение с его катушки. Тем самым достигается не только устранение лишних потерь энергии в катушке KB, но и сохранение возбуждения двигателя даже при исчезновении напряжения в цепи управления. Подачей возбуждения можно управлять в функции скорости (скольжения) или тока статора двигателя. Первый способ реализуют при помощи электромагнитного реле постоянного тока РПВ, катушка которого включена

через диод Д на часть разрядного сопротивления Rв (рис. 2.13, б). При подключении обмотки статора двигателя к сети в обмотке возбуждения LM наводится переменная, однофазная ЭДС. По катушке реле РПВ начнет протекать выпрямленный диодом Д ток в виде импульсов, амплитуда и частота которых пропорциональны скольжению двигателя s. В самом начале пуска, когда s = 1, импульсы тока достаточно велики и реле РПВ включится. По мере разгона двигате
ля амплитуда импульсов уменьшается, а интервалы между ними увеличиваются. При подсинхронной скорости эти интервалы станут равными времени отпускания якоря реле, и его контакт замкнется, включая контактор KB однако такой способ управления подачей возбуждения не обеспечивает четкого вхож дения двигателя в синхронизм из-за разброса выдержек времени реле РПВ.

В настоящее время применяют, как правило, второй способ управление в функции тока статора двигателя. Токовое реле РПВ получает питание от трансформатора тока TT, включенного в фазу статорной цепи (рис. 2.13, в). Как известно, при асинхронном пуске ток статора резко уменьшается в зоне подсинхронных скоростей. Это обстоятельство и используют для фиксации момента подачи возбуждения.

Рис. 2.14. Узел схемы управления

После нажатия на кнопку КнП и включения контактора ВЛ (рис. 2.14) реле РПВ срабатывает от начального броска пускового тока. Оно открывает свой размыкающий контакт в цепи катушки контактора KB, а замыкающим контактом включает блокировочное реле РБ. Это реле замыкает свои контакты, становится на самопитание и подготавливает к последующему включению цепь катушки контактора КВ. Когда двигатель достигнет подсинхронной скорости, ток статора снизится настолько, что реле РПВ отпустит свой якорь. Это приведет к включению контактора КВ. Его контакты закоротят

соответственно разрядное сопротивление Rв и катушку реле РПВ (рис. 2.13, в), и последнее не сработает от броска тока статора при вхождении двигателя в синхронизм.

Устройство управления бесконтактным двигателем постоянного тока

Устройство управления бесконтактным двигателем постоянного тока относится к области автоматизированного электропривода, а именно к системам управления и может быть использовано при работе в режимах разгона и торможения, а так же в режимах, близких к пусковым при малых скоростях вращения до полной остановки двигателя. Новым является новые связи между блоками.

Устройство содержит источник питания, один выход которого соединен с входом инвертора, а другой выход его соединен с датчиком тока. Первый выход инвертора соединен с синхронным электродвигателем, на валу которого находится нагрузка, а второй выход инвертора соединен с входом блока компараторов. Второй вход инвертора соединен с выходом блока драйверов, вход которого соединен с выходом блока переключения фаз, первый вход которого соединен с выходом блока управления, а два других входа блока переключения фаз соединены с первыми выходами блока задатчика темпа торможения и блока задатчика темпа ускорения, вторые выходы которых соединены с двумя входами блока управления, а третий вход блока управления соединен с выходом регулятора тока, вход которого соединен с выходом схемы сравнения по току, первый вход которой соединен с выходом блока задатчика максимального тока, второй вход которой соединен с выходом датчика тока, а третий вход схемы сравнения по току соединен с выходом регулятора скорости, вход которого соединен с выходом схемы сравнения по скорости, первый вход которой соединен с выходом блока компараторов, а второй вход схемы сравнения по скорости соединен с выходом блока задатчика максимальной скорости.

Технический результат состоит в сокращении времени ускоренного разгона и ускоренного торможения в циклограмме технологического процесса.

Полезная модель относится к области автоматизированного электропривода, а именно к системам управления и может быть использована при работе в режимах разгона и торможения, а так же в режимах, близких к пусковым при малых скоростях вращения до полной остановки двигателя.

Читать еще:  Двигатель 2kd технические характеристики

Известно устройство управления бесконтактным двигателем постоянного тока (Патент RU 16210 и 1 МПК 7 G05B 11/01 оп. 10.12.2000 г.)

Устройство управления бесконтактным двигателем постоянного тока, содержащее регулируемый вторичный источник питания, N пар силовых ключей, имеющих заземленный вывод и соединенных с положительным выводом регулируемого вторичного источника питания, имеющего заземленный вывод и входную клемму питания, где N -натуральный ряд чисел и N3. Выходы N пар силовых ключей являются выводами подключения к N обмоткам бесконтактного двигателя постоянного тока, имеющего N обмоток. В устройство введены блок управления, блок формирования управляющих импульсов, модулятор, N входов которого являются входами подключения к N датчикам положения ротора двигателя постоянного тока. Блок формирования управляющих импульсов имеет К выходов, где К — натуральный ряд чисел и K>2N, которые соответственно подключены ко входам модулятора. Первый вход блока формирования управляющих импульсов подключен к выходу модулятора, второй, третий, четвертый, пятый входы блока формирования управляющих импульсов соответственно подключены к первому, второму, третьему, четвертому входам блока управления, 2N выходов модулятора соответственно подключены к входам N пар силовых ключей. Вход управления регулируемого вторичного источника питания подключен к управляющему выходу.

Недостатком данного устройства является низкая надежность управления бесконтактным двигателем постоянного тока из-за возможности возникновения пульсации момента и неравномерности вращения двигателя.

Известна система управления бесконтактным двигателем постоянного тока (Патент RU 45213 U1 MПК 7 Н02Р 6/10). В системе управления бесконтактным двигателем постоянного тока содержатся блок задания, три датчика положения ротора, подключенные к блоку оценки скорости, который связан с регулятором скорости, источник питания, связанный с инвертором, трехфазный бесконтактный двигатель постоянного тока, подключенный к инвертору, блок регуляторов, содержащий регулятор скорости, регулятор тока, сумматор и три блока дифференцирования, кроме того, введены два датчика тока, находящиеся в первой и второй фазах трехфазного бесконтактного двигателя постоянного тока, два аналого-цифровых преобразователя, блок управления инвертором, устройство гальванической развязки. Блок задания связан с регулятором скорости, а выход регулятора скорости связан с первым входом регулятора тока. Выходы аналого-цифровых преобразователей одновременно связаны с входами регулятора тока, первым и вторым блоками дифференцирования и входами сумматора. Выход сумматора одновременно связан с третьим блоком дифференцирования и входом регулятора тока. Выходы блоков дифференцирования связаны с входами регулятора тока. Широтно-импульсный модулятор связан с блоком управления инвертором, к которому подключены датчики положения ротора. Блок управления инвертором через устройство гальванической развязки подключен к инвертору. В результате снижаются броски и пульсации токов фаз, что позволяет снизить броски момента и повысить плавность вращения двигателя. Недостатком этой системы является сложность настройки системы управления, обусловленная наличием большого (избыточного) числа блоков: три датчика положения ротора, три блока дифференцирования, два датчика тока, а также настройки аналого-цифровых преобразователей, связанных своими выходами со входами регуляторов тока, первыми и вторыми блоками дифференцирования и входами сумматора, выход которого связан с третьим блоком дифференцирования и входом регулятора тока, что может приводить к колебательным переходным процессам с увеличенной длительностью. Кроме того, эта система управления требует большого числа дополнительных источников питания с гальванической развязкой между ними.

Наиболее близкими по значению является устройство управления режимом работы вентилятора (Патент RU 109582 U1 МПК G05D 13/00).

Устройство управления режимом работы вентилятора, преимущественно на основе вентильного двигателя постоянного тока содержит источник питания, один выход которого соединен со входом инвертора, а другой выход его соединен с датчиком тока. Первый выход инвертора соединен с электровентилятором, включающим синхронную электрическую машину, встроенную в вентиляторное колесо, а второй выход инвертора соединен со входом блока компараторов. Второй вход инвертора соединен с выходом драйвера. Вход драйвера соединен с выходом блока управления, входы которого соединены с выходом регулятора тока и выходами схемы сравнения по производительности и схемы сравнения по давлению. Первые входы схемы сравнения по производительности и схемы сравнения по давлению соединены с выходами датчика тока и датчика скорости, а вторые входы схемы сравнения по производительности и схемы сравнения по давлению соединены с выходами задатчика по производительности и задатчика по давлению. Входы датчика скорости и датчика положения ротора соединены с выходами электровентилятора. Вход регулятора тока соединен с выходом схемы сравнения по току, первый вход который соединен с выходом датчика тока, а второй вход соединен с выходом регулятора скорости. Вход регулятора скорости соединен с выходом схемы сравнения по скорости, один вход которой соединен с выходом задатчика скорости, а другой ее вход соединен с выходами датчика скорости, датчика положения ротора и с выходом блока компараторов.

Недостатком устройства является сложность устройства управления, определяемая избыточностью каналов управления (канал управления по производительности и давлению) электровентилятора, что в свою очередь приводит к наличию таких элементов, как задатчика по производительности и давлению, а также их схем сравнения, которые в свою очередь связаны по входам с датчиками тока и скорости соответственно. Усложнение функциональных связей этих блоков вызывает сложность настройки блока управления.

Задачей полезной модели является создание нового устройства управления бесконтактным двигателем постоянного тока, позволяющего повысить производительность труда при его использовании в процессе применения с большим числом пусков и торможений электропривода.

Технический результат состоит в сокращении времени ускоренного разгона и ускоренного торможения в циклограмме технологического процесса.

Технический результат достигается тем, что устройство управления бесконтактным двигателем постоянного тока характеризующееся тем, что оно содержит источник питания, один выход которого соединен с входом инвертора, а другой выход его соединен с датчиком тока, при этом первый выход инвертора соединен с синхронным электродвигателем, на валу которого находится нагрузка, а второй выход инвертора соединен со входом блока компараторов, второй вход инвертора соединен с выходом блока драйверов, вход которого соединен с выходом блока переключения фаз, первый вход которого соединен с выходом блока управления, а два других входа блока переключения фаз соединены с первыми выходами блока задатчика темпа торможения и блока задатчика темпа ускорения, вторые выходы которых соединены двумя входами блока управления, а третий вход блока управления соединен с выходом регулятора тока, вход которого соединен с выходом схемы сравнения по току, первый вход которой соединен с выходом блока задатчика максимального тока, второй вход которой соединен с выходом датчика тока, третий вход схемы сравнения по току соединен с выходом регулятора скорости, вход которого соединен с выходом схемы сравнения по скорости, первый вход которой соединен с выходом блока компараторов, а второй вход схемы сравнения по скорости соединен с выходом блока задатчика максимальной скорости.

Новым является наличие новых блоков и новых связей между блоками, при существенном снижении числа блоков (относительно прототипа) и простота настройки всей системы управления бесконтактным двигателем постоянного тока.

Упрощение устройства управления бесконтактным двигателем постоянного тока достигается за счет сокращения количества блоков, а именно: отсутствие датчиков положения роторов, датчиков скорости, схем сравнения по производительности и давлению, задатчиков по производительности и задатчиков по давлению.

Быстрый переход двигателя из рабочего вращения в режим торможения, а также в режим противоположного вращения происходит за счет введения в схему новых связей и блоков.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства управления бесконтактным двигателем постоянного тока.

На фиг.2 приведен график допустимых зон рабочих состояний двигателя (m, i, ).

На фиг.3а, 3б, 3в представлены диаграммы работы двигателя постоянного тока:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector