RU2249296C2 - Electric motor switch-mode regulation - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering; controlling electric drives of material handling machines such as tower cranes.

SUBSTANCE: proposed device has resistors electrically connected to rotor circuit, switching unit connected to resistors, rectifier bridge built around diodes, and optical thyristor connected across two diagonally opposite terminals of rectifier bridge. The latter is connected to gate electrodes of switching unit. First outputs of triacs are interconnected at junction point. Second output of first triac is connected to first resistor lead, second output of second triac, to third resistor lead, and lead of second resistor is connected to electric junction point of triacs.

EFFECT: simplified design and reduced size of device.

1 cl, 1 dwg

Description

Данное техническое решение относится к электротехнике, в частности к устройствам управления электродвигателями, имеющими средства импульсно-ключевого регулирования.This technical solution relates to electrical engineering, in particular to electric motor control devices having means of pulse-key regulation.

Техническое решение предназначено для использования преимущественно в электроприводах подъемно-транспортных машин, в частности электроприводах башенных кранов, при этом оно может быть использовано в электроприводах других машин, имеющих асинхронные электродвигатели с фазным ротором.The technical solution is intended for use mainly in electric drives of hoisting-and-transport machines, in particular electric drives of tower cranes, while it can be used in electric drives of other machines having asynchronous electric motors with a phase rotor.

Техническое решение касается устройств для регулирования момента и частоты вращения вала электродвигателя, которые основаны на сравнении фактических указанных параметров с заданными параметрами работы электродвигателя путем периодической коммутации цепи ротора.The technical solution relates to devices for controlling the moment and frequency of rotation of the motor shaft, which are based on a comparison of the actual specified parameters with the specified parameters of the electric motor by periodically switching the rotor circuit.

Известно устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, включающее резисторы, коммутатор, выпрямительный мост, оптотиристор, управляющие электроды и другие соединенные между собой элементы управления, представляющие в совокупности сложное устройство [1].A device for pulse-key regulation of an electric motor, including resistors, a switch, a rectifier bridge, an opto-thyristor, control electrodes and other interconnected controls, which together constitute a complex device [1].

Известно устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, включающее маловентильную схему, силовая часть которой выполнена на одном симисторном модуле, при этом данное техническое решение решает задачу уменьшения габаритов устройства [2].A device for pulse-key regulation of the electric motor, including low-fan circuit, the power part of which is made on a single triac module, this technical solution solves the problem of reducing the size of the device [2].

Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту к заявленному техническому решению является устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, включающее соединенные с электрической цепью ротора электродвигателя первый, второй и третий резисторы, коммутатор, соединенный с резисторами, выпрямительный мост на диодах, оптотиристор, который соединен с выпрямительным мостом, управляющие электроды коммутатора, соединенные с выпрямительным мостом [3].The closest in essence and the achieved effect to the claimed technical solution is a device of pulse-key regulation of the electric motor, including the first, second and third resistors connected to the electric circuit of the electric motor rotor, the commutator connected to the resistors, the rectifier bridge on the diodes, the opto-thyristor, which is connected to the rectifier bridge, the control electrodes of the switch connected to the rectifier bridge [3].

Решаемой и достигаемой целью настоящего технического решения является упрощение конструкции устройства импульсно-ключевого регулирования и уменьшение его габаритов. Другой целью технического решения является повышение надежности работы устройства.The solved and achieved goal of this technical solution is to simplify the design of the pulse-key control device and reduce its dimensions. Another goal of the technical solution is to increase the reliability of the device.

Эти цели достигаются тем, что в устройстве импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, включающем соединенные с электрической цепью ротора электродвигателя первый, второй и третий резисторы, коммутатор, соединенный с резисторами, выпрямительный мост на диодах, оптотиристор, который соединен с выпрямительным мостом, управляющие электроды коммутатора, соединенные с выпрямительным мостом, оптотиристор включен в диагональ выпрямительного моста, при этом одни выходы симисторов соединены между собой электрическим соединением, второй выход первого симистора соединен с выводом первого резистора, второй выход второго симистора соединен с выводом третьего резистора, а вывод второго резистора соединен с электрическим соединением между первым и вторым симисторами.These goals are achieved by the fact that in the device of pulse-key regulation of the electric motor, including the first, second and third resistors connected to the electric circuit of the electric motor rotor, a commutator connected to the resistors, a rectifier bridge on the diodes, an opto-thyristor that is connected to the rectifier bridge, the control electrodes of the switch connected to the rectifier bridge, the optothyristor is included in the diagonal of the rectifier bridge, while one of the triac outputs is interconnected by an electrical connection, w first swarm output triac is connected to a terminal of a first resistor, a second output of the second triac connected with a terminal of the third resistor and the terminal of the second resistor connected to the electrical connection between the first and second triacs.

Устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, представленное на схеме, включает пускорегулирующие резисторы 1, 2, 3 с выводами 4, 5, 6, симисторы 7 и 8, два выхода которых соединены между собой электрической связью 9, а два других выхода соединены с выводами пускорегулирующих резисторов 1 и 3. Вывод 5 пускорегулирующего резистора 2 соединен с электрической связью 9 между выводами симисторов 7 и 8.The device of pulse-key regulation of the electric motor, shown in the diagram, includes ballasts 1, 2, 3 with terminals 4, 5, 6, triacs 7 and 8, two outputs of which are interconnected by an electric connection 9, and two other outputs are connected to the terminals of ballasts resistors 1 and 3. Pin 5 of the ballast resistor 2 is connected to an electrical connection 9 between the terminals of the triacs 7 and 8.

Устройство включает также управляющие электроды 10 и 11, которые вместе с симисторами 7 и 8 представляют собой коммутатор 12, выполненный на базе полупроводникового модуля и, в отличие от известного его использования для коммутации статорных цепей асинхронных двигателей, в настоящем устройстве этот коммутатор используется для коммутации цепи ротора электродвигателя при определенных условиях его работы. К таким условиям, в частности, относится то, что при работе устройства статорная цепь асинхронного двигателя не коммутируется, при этом коммутация осуществляется в цепи ротора. С резисторами 1-3 соединен асинхронный с фазным ротором электродвигатель 13, выпрямительный мост 14 на диодах 15, в диагональ которого с целью коммутации двуполярного управляющего напряжения включен оптотиристор 16.The device also includes control electrodes 10 and 11, which, together with triacs 7 and 8, are a switch 12 made on the basis of a semiconductor module and, in contrast to its known use for switching stator circuits of asynchronous motors, this switch is used in this device for switching a circuit electric motor rotor under certain conditions of its operation. Such conditions, in particular, include the fact that during operation of the device the stator circuit of an induction motor is not switched, while switching is carried out in the rotor circuit. An electric motor 13, an asynchronous with a phase rotor, a rectifier bridge 14 on diodes 15 is connected to the resistors 1-3, the opto-thyristor 16 is included in the diagonal of which for the purpose of switching the bipolar control voltage.

Работает устройство следующим образом. При включенном в работу электродвигателе 13 и работе устройства осуществляется импульсно-ключевое регулирование электродвигателя с целью стабилизации момента вращения на валу электродвигателя и частоты вращения путем изменения напряжения электрической роторной цепи периодическим включением и выключением цепи ротора.The device operates as follows. When the electric motor 13 is turned on and the device is in operation, a pulse-key regulation of the electric motor is carried out in order to stabilize the rotational moment on the electric motor shaft and rotational speed by changing the voltage of the electric rotor circuit by periodically turning the rotor circuit on and off.

При пуске асинхронного электродвигателя с фазным ротором ЭДС в роторе имеет номинальное значение. При этом пороговый элемент (или ключ) системы управления (не показан) открывается и открывает оптотиристор 16, который соединяет управляющие электроды коммутатора 12. Последний открывается и соединяет в звезду пускорегулирующие резисторы 1-3.When starting an asynchronous electric motor with a phase rotor, the EMF in the rotor has a nominal value. In this case, the threshold element (or key) of the control system (not shown) opens and opens the opto-thyristor 16, which connects the control electrodes of the switch 12. The latter opens and connects the ballast resistors 1-3 to the star.

После этого электродвигатель развивает момент вращения и начинает разгоняться, при этом ЭДС ротора по мере разгона электродвигателя снижается и пороговый (ключевой) элемент закрывается при некотором значении ЭДС. При отрицательном потенциале на аноде закрывается оптотиристор 16, после чего закрывается коммутатор 12.After that, the electric motor develops a torque and starts to accelerate, while the rotor EMF decreases as the motor accelerates and the threshold (key) element closes at a certain EMF value. With a negative potential at the anode, the optothyristor 16 closes, after which the switch 12 closes.

При этом звезда пускорегулирующих резисторов 1-3 оказывается разомкнутой, электродвигатель не развивает момент и начинает тормозиться под действием внешней нагрузки на его валу. ЭДС электродвигателя возрастает, вновь открывается пороговый (ключевой) элемент и процесс повторяется.At the same time, the star of the ballasting resistors 1-3 is open, the electric motor does not develop a moment and begins to brake under the influence of an external load on its shaft. The EMF of the electric motor increases, the threshold (key) element opens again and the process repeats.

Существенным преимуществом перед наиболее близким известным техническим решением является то, что устройство имеет простую конструкцию, при этом механические характеристики на валу электродвигателя по их жесткости получаются приемлемыми для электроприводов, например, грузоподъемных машин, в частности для электроприводов башенных кранов.A significant advantage over the closest known technical solution is that the device has a simple design, while the mechanical characteristics of the motor shaft in terms of their rigidity are acceptable for electric drives, for example, hoisting machines, in particular for electric drives of tower cranes.

Источники информации.Information sources.

1. А.Г.Яуре и Е.М.Певзнер. Крановый электропривод, справочник, М., “Энергоатомиздат”, с.273-275, рис.8.24.1. A.G. Jure and E.M. Pevzner. Crane electric drive, reference book, M., “Energoatomizdat”, p.273-275, Fig. 8.24.

2. Е.М.Певзнер и Е.В.Попов. Современные тенденции и перспективы развития кранового электропривода переменного тока, ЭППТ 01, Екатеринбург, 13-16 марта 2001, с.214-216.2. E.M. Pevzner and E.V. Popov. Current Trends and Prospects for the Development of AC Electric Crane Electric Drive, EPPT 01, Yekaterinburg, March 13-16, 2001, pp. 214-216.

3. RU 2101843 C1. 10.01.1998.3. RU 2101843 C1. 01/10/1998.

Claims (1)

Устройство импульсно-ключевого регулирования электродвигателя, включающее соединенные с электрической цепью ротора электродвигателя первый, второй и третий резисторы, коммутатор, соединенный с резисторами, выпрямительный мост на диодах, оптотиристор, который соединен с выпрямительным мостом, управляющие электроды коммутатора соединены с выпрямительным мостом, отличающееся тем, что оптотиристор включен в диагональ выпрямительного моста, при этом одни выходы симисторов соединены между собой электрическим соединением, второй выход первого симистора соединен с выводом первого резистора, второй выход второго симистора соединен с выводом третьего резистора, а вывод второго резистора соединен с электрическим соединением между первым и вторым симисторами.A device for pulse-key regulation of the electric motor, including the first, second and third resistors connected to the electric circuit of the electric motor rotor, a switch connected to resistors, a rectifier bridge on diodes, an opto-thyristor that is connected to a rectifier bridge, the control electrodes of the switch connected to a rectifier bridge, characterized in that the opto-thyristor is included in the diagonal of the rectifier bridge, while one of the triac outputs is interconnected by an electrical connection, the second output is the first- triac is connected to the terminal of the first resistor, a second output of the second triac connected with a terminal of the third resistor and the terminal of the second resistor connected to the electrical connection between the first and second triacs.