SU1746507A1 - Устройство дл регулировани частоты вращени асинхронного электродвигател - Google Patents

Abstract

Использование: в. частотно-регулируемых электроприводах переменного тока с асинхронным электродвигателем Сущность изобретени : устройство содержит преобразователь 1 частоты с выходными зажимами переменного тока, предназначенными дл  подключени  к асинхронному двигателю 2, датчики 3, 4, 5 тока фаз статора , блок 6 управлени  силовыми ключами преобразовател  1 частоты, входные зажимы которого св заны через регул торы тока 7,8,9с датчиками 3, 4, 5 тока фаз статора и через преобразователь 10 фаз с выходными зажимами блока 11 формировани  синусоидальных сигналов задани  тока фаз статора, св занного первым входом с выходом блока 12 задани  частоты тока фаз статора, вторым входом - с выходом блока 13 задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора, снабженного регул тором 14 скольжени , один из входов первого суммирующего усилител  17 св зан через выпр митель 18с выходом задатчика 15 частоты вращени , а выход через диод 19-с первым входом второго суммирующего усилител  20, выпр митель 21. пороговый элемент 22, диод 23, множительный блок 24, сумматор 25, первый вход которого подключен, например , через терморезистор 26 к источнику смещени  первого усилител  17, второй его вход через пороговый элемент 22 и выпр митель 18 к выходу задатчика 15 частоты вращени , а выход через диод 23 св зан с первым входом множительного блока 24, второй вход которого подключен к выходу регул тора 14 скольжени  и входу выпр мител  21, а выход - к второму входу блока 12 задани  частоты тока фаз статора и второму входу блока 13 задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора, причем выход выпр мител  21 св зан с третьим входом второго суммирующего усилител  20, четвертый вход которого св зан с пороговым элементом 22. 2 ил. (Л С XI Јь О СЛ О VI

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к области частотно-регулируемого электропривода переменного тока с асинхронным электродвигателем

Известено устройство дл  регулировани  частоты вращени  асинхронного электродвигател , содержащее преобразователь частоты и асинхронный электродвигатель, в

котором выполн етс  закон регулировани  напр жени  и частоты U/f const.

Недостатками такого устройства  вл ютс  малый рабочий диапазон регулировани  выходной частоты преобразовател  (5-60 Гц), малый рабочий диапазон регулировани  частоты вращени  электродвигател  с учетом точности ее поддержани  (5-7),

а также отсутствие пускового момента и перегрузки при трогании электродвигател .

Известно также устройство дл  регулировани  частоты вращени  асинхронного электродвигател  с повышенным пусковым моментом и повышенным диапазоном регулировани  частоты вращени , в котором заложен принцип частотно-токового управлени  асинхронным двигателем.

Устройство дл  регулировани  частоты вращени  асинхронного электродвигател  содержит силовой блок преобразовател  частоты, выходные зажимы переменного тока которого предназначены дл  подключени  к зажимам асинхронного элект- родвигател , а входные - к зажимам промышленной сети, блок формировани  задани  частоты вращени , блок управлени  силовыми ключами преобразовател  частоты , входные зажимы которого св заны через регул торы тока с датчиками тока фаз статора и непосредственно или через преобразователь фаз с выходными зажимами блока формировани  синусоидальных сигналов задани  тока фаа статора двигател , св занного первым входом с выходом блока задани  частоты тока фаз статора двигател , вторым входом с выходом блока задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора, один из выходов которого сое- динен с выходом блока формировани  зада- ни  частоты вращени , а другой - с датчиком обратной св зи, диод и два суммирующих усилител , образующих узел формировани  амплитуды реактивной составл ющей тока статора, один из входов первого усилител  соединен непосредственно (в нереверсивном электроприводе) или через выпр митель (в реверсивном электроприводе) с выходом блока задани  частоты вращени , а выход - через диод с первым входом второго суммирующего усилител , выход которого св зан с третьим входом,  вл ющимс  каналом задани  амплитуды реактивной составл ющей тока ста- тора, блока формировани  сигналов задани  частоты и тока фаз статора, вторые входы суммирующих усилителей соединены источниками смещени .

Силовой блок содержит неуправл емый силовой выпр митель, конденсатор фильтра , разр дный резистор, ключ, обратный диодный мост, блок ключей инвертора. Блок формировани  сигналов задани  частоты и тока фаз статора двигател  состоит из про- граммируемых запоминающих устройств (функций синуса и косинуса), преобразователей код - аналог, сумматоров.

Блок задани  частоты тока статора двигател  состоит из последовательно соединенных сумматоров, преобразовател  аналог - частота, счетчика импульсов. Блок задани  амплитуды активной составл ющей тока статора двигател  содержит сумматоры , интегральный регул тор скольжени , выход которого св зан с входами сумматоров и через резистор и параллельно ему включенную RC-цепочку с входом операционного усилител .

Датчик обратной св зи содержит датчик напр жени , выход которого св зан с входом преобразовател  фаз (трех в две), преобразователи код-аналог функций синуса и косинуса, входы задани  амплитуды которых подключены к выходу преобразовател  фаз, а кодовые входы - к выходу программируемых запоминающих устройств, инвертирующий усилитель и сумматор.

Устройство обеспечивает пуск торможение и регулирование частоты вращени  вниз от номинальной при M const и вверх от номинальной при INconst и .

Диапазон регулировани  электродвигател  вниз от номинальной составл ет обычно 1:10 и ограничиваетс  вли нием падени  напр жени  от тока нагрузки на активных сопротивлени х фаз двигател , которое на этих частотах вращени  становитс  соизмеримым с величиной ЭДС вращени . Полной компенсации падени  напр жени  с помощью положительной обратной св зи с выхода интегратора на вход сумматора, сигнал на выходе которого пропорционален активной составл ющей тока нагрузки, достичь обычно не удаетс , так как величина активного сопротивлени  фаз двигател  в значительной степени зависит от температуры, а регул тор частоты вращени  в этом режиме работает не эффективно.

Дл  частичного устранени  указанного, недостатка в устройстве предусмотрено принудительное увеличение тока двигател  по каналу задани  тока намагничивани  с помощью элементов, которое осуществл етс  в области малых частот вращени  в функции сигнала с выхода блока формировани  задани  частоты вращени , т.е. функции частоты вращени .

Однако из-за возможного перегрева обмоток двигател  установить посто нное значение тока фазы выше номинального по каналу тока намагничивани  практически невозможно. Поэтому двигатель при низких частотах вращени  плохо воспринимает перегрузку по моменту, что дополнительно ограничивает нижний диапазон регулировани  частоты вращени . Диапазон регулировани  частоты вращени  выше номинальной во второй зоне с U const и также ограничиваетс  требуемой перегрузкой двигател  по моменту, поскольку критический момент электродвигател  зависит от уровн  приложенного напр жени  и частоты тока статора(пропорционален квадрату приложенного напр жени  и обратно пропорционален квадрату частоты тока статора ).

При этом частота тока статора зависит от задаваемой частоты вращени  и не может быть изменена, а напр жение, прикладываемое к двигателю во второй зоне регулировани , в некоторой степени зависит от закона управлени  силовыми ключами инвертора, работающего в режиме ШИМ (широтно-импульсной модул ции). При этом s области малых и средних значений частот вращени , когда амплитуда напр жени  на двигателе меньше амплитуды напр жени  сети, на выходе инвертора имеетс  ток, повтор ющий заданное синусоидальное значение , и система управлени  инвертора работает в режиме регул тора тока.

При номинальной частоте вращени  электродвигател  и выше ее напр жени  сети уже недостаточно дл  формировани  полной синусоиды заданного тока, так как противоЭДС фазы двигател  становитс  близкой к максимальному значению напр жени  сети. В этом случае системой автоматического регулировани  отрабатываютс  лишь начальные отрезки синусоиды задани  тока фазы двигател  (ключи инвертора работают в режиме ШИМ), а в верхней части синусоиды задани  тока фаз ключи инвертора полностью открыты и к фазам двигател  прикладываетс  полное напр жение сети.

Истинное значение тока фазы на этом участке определ етс  круговой частотой вращени  пол  статора, от которой зависит полное индуктивное сопротивление двигател , и величиной скольжени . При этом чем больше амплитуда задани  тока фазы, тем более длителен участок открытого состо ни  ключей инвертора и тем большее среднее значение напр жени  (за полупериод) прикладываетс  к фазе двигател , а значит, создаетс  больший ток намагничивани  и критический момент электродвигатель возрастает .

В устройстве при работе электропривода во второй зоне сигнал с выхода блока формировани  задани  частоты вращени  превышает сигнал с выхода датчика обратной св зи и операционный усилитель интегрального регул тора скольжени  находитс  в насыщении, выдава  максимальное задание активной составл ющей тока фазы. В то же врем  суммирующий операционный усилитель , выходной сигнал которого  вл етс  заданием тока намагничивани  во второй

зоне, по-прежнему выдает сигнал, соответствующий номинальному току намагничивани , который меньше задаваемого тока намагничивани  двигател  в области малых 5 частот вращени . Поэтому на номинальной и выше номинальной частотах вращени  на выходе инвертора имеетс  не максимально возможное напр жение и, соответственно, двигатель имеет не максимально возмож0 ный критический момент, который ограничивает момент допустимой перегрузки двигатель.

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона регулировани  частоты пу5 тем повышени  перегрузочной способности двигател  в области малых и больших частот вращени .

В устройстве дли регулировани  частоты вращени  асинхронного электродвигате0 л  второй суммирующий усилитель снабжен третьим и четвертым входами, дополнительно введены выпр митель, пороговый элемент , диод, множительный блок, сумматор, первый вход которого подключен к источни5 ку-смещени  первого усилител , второй его вход через введенный пороговый элемент и выпр митель св зан с выходом задатчика частоты вращени , а выход через введенный диод - с первым входом множительного

0 блока, второй вход которого подключен к выходу регул тора скольжени  блока задани  амплитуды активной составл ющей то ка фаз статора и входу введенного выпр мител , а выход - к второму входу

5 блока задани  частоты тока фаз статора и второму входу блока задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора, причем выход введенного выпр мител  св зан с третьим входом второго суммирующе0 го усилител , четвертый вход которого св зан с пороговым элементом.

Сущность устройства заключаетс  в том, что за счет введени  выпр мител , порогового элемента (стабилитрона), суммато5 ра, диода и множительного устройства и их оригинальной св зи осуществл етс  в функции температуры электродвигател  коррекции положительной обратной св зи по активной составл ющей тока нагрузки и до0 полнительной составл ющей по частоте скольжени , увеличение составл ющей тока намагничивани  в функции тока нагрузки, а также увеличение нар ду с активной составл ющей задани  тока статора и его реактив5 ной составл ющей до- предельного значени  при работе электродвигател  во второй зоне при одновременном снижении добавки по частоте скольжени .

Благодар  введенным элементам и их св з м происходит изменение положительной обратной св зи по активной составл ющей тока двигател  в функции температуры двигател , что позвол ет более точно компенсировать падение напр жени  на активном сопротивлении фаз двигател , повысив тем самым жесткость механических характеристик двигател , а значить, и расширить диапазон регулировани  частоты вращени . Кроме того, в функции нагрузки (сигнала на выходе регул тора скольжени ) происходит нар ду с увеличением активной составл ющей и увеличение составл ющей тока намагничивани , что повышает максимальный момент электродвигател  в области малых частот вращени , в увеличение задани  активной и реактивной составл ющих в функции частоты вращени  во второй зоне повышает напр жение на зажимах электродвигател , а значит, перегрузку во второй зоне, что также расшир ет диапазон регулировани  частоты вращени .

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства дл  регулировани  частоты вращени  асинхронного электродвигател ; на фиг. 2 - време.нные диаграммы, по сн ющие работу устройства.

Устройство дл  регулировани  частоты вращени  асинхронного электродвигател  (фиг. 1) содержит преобразователь 1 частоты с выходными зажимами переменного тока , предназначеными дл  подключени  к асинхронному двигателю 2, датчики 3-5 тока фаз статора, включенные на выходе преобразовател  1 частоты, входные зажимы которого предназначены дл  подключени  к питающей сети, блока 6 управлени  силовыми ключами преобразовател  частоты , входные зажимы которого св заны через регул торы 7-9 тока с датчиками тока фаз статора и через преобразователь 10 фаз (двух в три) с выходными зажимами блока 11 формировани  синусоидальных сигналов задани  тока фаз статора, св занного первым входом с выходом блока 12 задани  частоты тока фаз статора, вторым входом - с выходом блока 13 задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора, снабженного регул тором 14 скольжени , один из входов которого соединен с выходом задатчика 15 частоты вращени , а другой - с выходом датчика 16 обратной св зи, входы которого предназначены дл  подключени  к фазам статора, один из входов первого суммирующего усилител  17 св зан через выпр митель 18с выходом задатчика 15 частоты вращени  и первым входом задатчика 12 частоты тока фаз статора, а выход через диод 19 - с первым входом второго суммирующего усилител  20, выход которого св зан с входом задани  амплитуды реактивной составл ющей тока статора блока 11 формировани  синусоидальных сигналов задани  тока фаз статора, вторые входы суммирующих усилителей 17 и 20 соединены с источниками смещени  Ui, U2, вновь введенные выпр митель 21, пороговый элемент 22, диод 23, множительный блок 24, сумматор 25, первый вход которого подключен, например, через терморезистор

0 26 делител  к источнику Ui смещени  первого усилител , второй его вход через введенный пороговый элемент 22 и выпр митель 18 св зан с выходом задатчика 15 частоты вращени , а выход через вве5 денный диод 23 - с первым входом множительного блока 24, второй вход которого подключен к выходу регул тора 14 скольжени  блока 13 задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора и

0 входу введенного выпр мител  21, а выход - к второму входу блока 12 задани  частоты тока фаз статора и второму входу блока 13 задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора, причем выход введен5 ного выпр мител  21 св зан с третьим входом второго суммирующего усилител  20, четвертый вход которого св зан с пороговым элементом 22.

Преобразователь 1 частоты содержит

0 неуправл емый силовой выпр митель 27, конденсатор 28 фильтра, разр дный резистор 29, ключ 30, обратный диодный мост31, блок 32 ключей инвертора.

Блок 11 формировани  синусоидальных

5 сигналов задани  тока фаз статора двигател  состоит из программируемых запоминающих устройств (функций синуса и косинуса) 33 и 34, преобразователей код - аналог 35-38, сумматоров 39 и 40.

0 Задатчик 12 частоты тока фаз статора двигател  состоит из последовательно соединенных сумматоров 41, преобразовател  42 аналог-частота, счетчика 43 импульсов. Блок 13 задани  амплитуды активной

5 составл ющей тока фаз статора двигател  содержит сумматоры 44 и 45, интегральный регул тор 14 скольжени , выход которого св зан через резистор и параллельно ему включенную RC-цепочку с входом операци0 онного усилител  46.

Датчик 16 обратной св зи содержит датчик 47 напр жени , выход которого св зан с входом преобразовател  48 фаз (трех в две), преобразователи 49 и 50 код - аналог

5 функций синуса и косинуса, входы задани  амплитуды которых подключены к выходу преобразовател  фаз, а кодовые входы - к выходу программируемых запоминающих устройств 33, 34, инвертирующий усилитель 51 и сумматор 52.

При этом, если по фазам статора двигател  протекает намагничивающий ток, описываемый формулами

I/4A f4rn Sin an

In

I (MB l,am sin (MI --3- ):

In

fic pm -sin(Ht+4p);

то на выходе датчика 47 напр жени  имеютс  сигналы, определ емые соотношени ми

cos(wt +у);

COS( W t -

In

+ V):

In

COS( (l) I + + V)

Преобразователь 48 фаз, выполн емый обычно на базе суммирующих операционных усилителей, имеет на выходе в качестве сигнала одной из двух фаз сигнал фазы А

cos( (j) t + i/J );

а второй сигнал получаетс  из соотношени  U/ -1/{/l3 -UmCos(Mt-- + V-0 +

+ UmCOS(fi) V)

Um Sln(ft)t + V)Блоки 49-52 реализуют математические соотношени 

COS( Wt -И/О COS Wt+Um X

sin(wt + V;) sin Um cos t/;.

В указанных соотношени х /цт - амплитуда тока намагничивани  фаз двигател ; UA, UB, Uc - синусоидальные сигналы, пропорциональные напр жени м на зажимах асинхронного двигател ; Us2 - напр жение на выходе датчика обратной св зи; ty- угол сдвига между векторами напр жени  и ЭДС фаз двигател .

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии схемы напр жени  подаетс  на блок 1 преобразовател  частоты и цепи управлени , но сигнал на

выходе задатчика 15 частоты вращени  отсутствует , сигнал на выходе выпр мител  18 равен нулю, а на выходе усилител  17 - отрицательный, пропорциональный напр жению смещени  Ui,

Отрицательный сигнал с выхода усилител  17 через диод 19 проходит на вход усилител  20 и суммируетс  с напр жением смещени  на его входе, увеличива  начальный сигнал на выходе усилител  20,  вл ющийс  сигналом задани  амплитуды тока намагничивани  двигател .

Сигнал на выходах регул тора 14 скольжени , множительном блоке 24 и блока 13

задани  активной составл ющей тока фаз

статора двигател  также равен нулю, равна

нулю и выходна  частота преобразовател 

42 аналог - частота, счетчик 43 импульсов не

переключаетс , но его состо ние соответствует какому-то неизменному числу импульсов . Данному же числу импульсов соответствует и код синуса на выходе устройства 33, и код косинуса на выходе устройства 34.

При этом поскольку сигнал на выходе регул тора 14 скольжени  равен нулю, то на выходе преобразователей 35 и,36 код-аналог сигнал также равен нулю, а на выходе преобразователей 37 и 38 соответственно

равен

t Sin 0, i COS в,

где 9- угол, соответствующий коду на выхо- де счетчика 43 импульсов,

а на выходах блока 10 преобразовани  фаз равен

2 

ju sin#; ft (0 + );

О

I,,, sin ().

в соответствии с уровнем этих сигналов регул торами 7-9 тока поддерживаетс  и ток в фазах двигател . Причем в исходном состо нии схемы, поскольку частота равна нулю, по фазам двигател  протекает посто нный ток, который не создает вращающего момента и двигатель находитс  в неподвижном состо нии.

Посто нный ток фаз двигател  протекает по их активным сопротивлени м, вызыва  по вление на зажимах двигател  напр жени , которое через датчик 47 напр жени , преобразователь 48 фаз поступает на аналоговые входы преобразователей 49 и 50 код-аналог, на частотные входы которых подаетс  сигнал с выхода программируемых запоминающих устройств 33 и 34. При этом на выходах преобразователей 49 и 50 имеютс  соответственно сигналы

Ua -Um cos 9: U/3 Um sin в;

где Um - амплитуда фазного напр жени  двигател .

После суммировани  соответствующих инверсного и пр мого сигналов на выходе сумматора 52 имеетс  сигнал Um cos 0 при одном заданном направлении вращени  и -Um cos в при другом заданном направлении вращени .

В рассматриваемом режиме при нулевой частоте, когда весь ток двигател  задаетс  по каналу задани  тока намагничивани , угол равен 90°, и проекци  его на ось, совпадающую с вектором активного тока , равна нулю, т.е. сигнал с выхода датчика 16 обратной св зи равен нулю и датчик обратной св зи не оказывает вли ни  на состо ние регул тора 14 скольжени .

При По влении сигнала на выходе за- датчика 15 по вл етс  и аналоговый сигнал на выходе регул тора 14 скольжени , а на выходе преобразовател  42 аналог-частота непрерывна  последовательность импульсов , частота которых определ етс  уровнем входного сигнала. Счетчик 43 начинает считать импульсы, измен   код сигнала на выходе запоминающих устройств 33 и 34, запрограммированных на функции синуса и косинуса. При этом на выходе преобразователей 35-38 частота - аналог по вл ютс  гармонические сигналы, амплитуды которых пропорциональны задаваемым значени м активной (уровень напр жени  с выхода блока 13 задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора двигател ) и реактивной (уровень напр жени  с выхода усилител  20) составл ющим тока статора в эквивалентном двухфазном двигателе .

Сигнал с выхода усилител  20 определ етс  суммой трех входных сигналов - напр жени  смещени  Da, сигнала с выхода регул тора 14 скольжени  и сигнала с выхода усилител  17, который определ етс  алгебраической суммой двух сигналов - напр жени  смещени  Ui и сигнала с выхода выпр мител  18, суммируемого с противоположным знаком.

На выходах блоков 35-38 имеют сигналы задани  активной и реактивной составл ющих тока статора в двухфазной системе координат

Sin Wt; 136 1аЗ COS О) Г, Sinft)t; COS ftH.

5После суммировани  попарно активной

и реактивной составл ющих тока статора в сумматорах 39 и 40 на их выходах имеют

10

Sln((Wt ); Uo lmCOS(uJt + (р);

где lm V|23 + ; р arctg .

В дальнейшем сигналы зэ и АО, сдвинутые один относительно другого на 90

эл.град.. преобразуютс  в преобразователе 10 фаз в три сигнала, сдвинутые между собой на 120 эл.град., которые и используютс  в качестве сигналов задани  тока фаз статора асинхронного двигател  ЗА

Im sin( );

bB lmsln(o)t+0)--Tp); 2л:

(Q)t+().

0

В соответствии с уровнем задающих сигналов на выходе блока 10 в фазах асинхронного электродвигател  начинает протекать ток, по вл етс  вращающий момент и двигатель разгон етс . При работе двигател  на установившейс  заданной скорости сигнал с задатчика частоты вращени  равен

5 сигналу обратной св зи с выхода обратного координатного преобразовател  и при холостом ходе двигател  сигнал на выходе регул тора скольжени  мал.

При набросе нагрузки ток и напр жение

0 в первый момент сохран ютс  посто нными , не мен етс  и сигнал обратной св зи с выхода обратного координатного преобразовател . В этом случае скорость двигател  начинает снижатьс  и в таке фаз двигател  по вл етс  активна  составл юща , созда-- ва  вращающий момент. Одновременно, поскольку заданное значение тока не изменилось, уменьшаетс  реактивна  составл юща , т/е. уменьшаетс  ток намагни0 чивани , а значит, уменьшаетс  и фаз ЭДС двигател , уменьша  сигнал обратной св зи с выхода обратного координатного преобразовател .

Сигнал обратной св зи уменьшаетс  не° сколько в большей степени, чем снижаетс  ЭДС, так как одновременно с перераспределением активной и реактивной составл ющих тока статора двигател  происходит поворот в пространство вектора ЭДС te, что

дополнительно снижает ее проекцию на ось, перпендикул рную прежнему вектору тока намагничивани , который теперь совпадает с полным током статора

При уменьшении сигнала обратной св зи нарушаетс  баланс между ней и задающим сигналом с задатчика 15 и на выходе регул тора 14 скольжени  по вл етс  напр жение ,. вл ющеес  заданием на увеличение активной и реактивной составл ющих тока статора, последние возрастают, увеличива  момент двигател . Дл  уменьшени  просадки скорости одновременно с увеличением активной составл ющей тока статора увеличиваетс  и его частота вследствие поступлени  сигнала с выхода множительного блока 24 на вход преобразовател  42 аналог - частота через сумматор 41 Имеющее место при этом увеличение сигнала обратной св зи вследствие роста напр жени  на двигателе компенсируетс  введением отрицательного сигнала с выхода множительного блока 24 на вход сумматора 45 который также компенсирует и увеличение напр жени  за счет возрастани  падени  напр жени  на активных сопротивлени х фаз статора при росте активной составл ющей тока нагрузки

Посто нна  времени интегрировани  регул тора 14 должна выбиратьс  близкой к электромагнитной посто нной времени всего контура регулировани  тока статора Дл  форсировани  переходных процессов САР в процессе отработки задаваемого уровн  активной составл ющей тока статора и стабилизации используетс  операционный усилитель 46, вход которого через пропорционально-дифференциальное звено (резистор с подключенной параллельно ему RC-цепочкой) подсоединен к выходу регул тора 14 скольжени 

В первый момент пуска сигнал на входе операционного усилител  20 равен сумме трех сигналов - напр жению смещени  U2 сигнала с выхода регул тора 14 скольжени  и с выхода усилител  17.

При этом сигнал напр жени  смещени  Ua соответствует номинальному току намагничивани  двигател , а сумма сигналов с выходов усилител  17 и регул тора 14 скольжени  соответствует превышению тока намагничивани  над номинальным Поэтому пуск двигател  и работа его на малых скорост х происходит с повышенным током намагничивани , обеспечива  по вление на валу электродвигател  повышенного пускового момента несмотр  на малый сигнал на выходе блока 13 задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора двигател .

В процессе разгона электродвигател  возрастает сигнал на выходе задатчика 15 частоты вращени , а также сигнал на выходе выпр мител  18, который имеет знак, про- тивоположный знаку напр жени  смещени  на входе усилител  17. При этом сигнал на выходе усилител  17 уменьшаетс  по мере роста скорости, уменьшаетс  и сигнал на выходе усилител  20,  вл ющийс  сигналом

0 задани  амплитуды тока намагничива . Ток намагничивани  по мере роста скорости уменьшаетс .

При достижении скоростью заданного уровн  (определ етс  величиной активного

5 сопротивлени  обмоток фаз двигател , обычно ,1 п нОм) сигнал на выходе усилител  17 мен ет знак, диод 19 запираетс  и сигнал на выходе усилител  20 определ етс  величиной напр жени  смещени 

0 U2 на его входе и величиной напр жени  на выходе регул тора 14 скольжени . При холостом ходе двигател , когда сигнал на выходе регул тора скольжени  близок к нулю, сигнал на выходе усилител  20 соответству5 ет номинальному току намагничивани .

При длительной работе на установившейс  скорости с током нагрузки температура обмоток двигател  повышаетс  и сопротивление терморезистора 26, встро0 енного в обмотку двигател , уменьшаетс . При этом растет сигнал на входе сумматора 25 и его выходе, а значит, и на втором входе множительного блока 24 и его выходе, что увеличивает частоту тока статора на состав5 л ющую возросшего скольжени  от тока нагрузки , свед  к минимум изменени  частоты вращени  Возросшее при этом напр жение на зажимах двигател , а значит, и на выходе датчика 16 обратной св зи компен0 сируетс  возросшим отрицательным сигналом на входе сумматора 45, поступающим с выхода множительного блока 24,

При достижении ротором двигател  частоты вращени , близкой к номинальной,

5 когда напр жение на зажимах статора двигател  приближаетс  к напр жению промышленной сети, пороговый элемент 22 пробиваетс  и на вход сумматора 25 подаетс  сигнал, действующий встречно ссигна0 лом от источника смещени  lh, а на вход суммирующего усилител  20 подаетс  сигнал , действующий согласно с сигналом от источника смещени  U2 и сигналом с выхода выпр мител  21

5При этом сигнал на выходе множительного блока 24 уменьшаетс  (становитс  равным нулю, когда пол рность на выходе сумматора 25 мен ет свой знак и диод 23 закрываетс ), уменьшаетс  и добавка по частоте скольжени  на вход сумматора 41, что

устран т несоответствие частоты вращени  ротора двигател , заданной при холостом ходе на номинальной и вышеноминальной частотах вращени  двигател  и в режиме работы с U const (операционный усилитель регул тора 14 скольжени  в этом режиме вследствие превышени  сигнала с задатчи- ка 15 над сигналом с блока 16 находитс  в насыщении, выдава  максимальное значение скольжени , которое не соответствует истинному его значению).

Одновременно максимальное значение сигнала с выхода регул тора 14 скольжени  подаетс  на входы операционного усилител  46 и выпр мител  21, которые переход т в режим насыщени , выдава  максимальные значени  задани  активной и реактивной составл ющих тока статора.

Однако ток статора двигател  пропорционально его заданию возрасти не может, поскольку дл  его создани  при больших частотах вращени  с U const напр жени  сети недостаточно.

Силовые ключи при этом переход т в режим отработки задани  синусоиды на на- чальном ее участке с последующим полным открытием и подключением всего выпр мленного напр жени  сети к обмоткам двигател . Чем больше амплитуда тока задани , тем больше длительность открытого состо - ни  ключей и тем больше уровень приложенного к обмоткам двигател  напр жени , а значит, тем больше перегрузочна  способность двигател  по моменту при его работе в режиме с U const (с ростом напр жени  при неизменной частоте возрастает ток намагничивани , а значит, поток двигател  и его критический момент).

Таким образом, предлагаемое устройство имеет большую перегрузочную способ- ность двигател  в области малых частот вращени  благодар  более точной компенсации падени  напр жени  на активных сопротивлени х фаз двигател  от тока нагрузки и увеличение тока намагничивани  в функции тока нагрузки, а также большую перегрузочную способность в области больших частот вращени  благодар  увеличению амплитуды задани  тока фаз до максимального значени  (определ етс  уровнем напр же- ни  питани  операционных усилителей). Увеличение возможной перегрузки двигател  по моменту позвол ет также расширить диапазон регулировани  частоты вращени  и выше, и ниже номинальной,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  регулировани  частоты вращени  асинхронного электродвигател , содержащее преобразователь частоты с выходными зажимами переменного тока

   предназначенными дл  подключени  к асинхронному двигателю, датчики тока фаз статора, включенные на выходе преобразовател  частоты, входные зажимы которого предназначены дл  подключени  к питающей сети, блок управлени  силовыми ключами преобразовател  частоты, входные зажимы которого св заны через регул тор тока с датчиками тока фаз статора и через преобразователь фаз - с выходными зажимами блока формировани  синусоидальных сигналов задани  тока фаз статора, св занного первым входом с выходом блока задани  частоты тока фаз статора, вторым входом - с выходом блока задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора , снабженного регул тором скольжени , один из входов которого соединен с выходом задатчика частоты вращени , а другой - с выходом датчика обратной св зи, входы которого предназначены дл  подключени  к фазам статора, один из входов первого суммирующего усилител  через выпр митель св зан с выходом задатчика частоты вращени  и первым входом задатчика частоты тока фаз статора, а БЫ.ХОД через диод - с первым входом второго суммирующего усилител , выход которого св зан с входом задани  амплитуды реактивной составл ющей тока статора блока формировани  сину- соидальных сигналов задани  тока фаз статора, вторые входы суммирующих усилителей соединены с источниками смещени , отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  частоты вращени  путем повышени  перегрузочной способности двигател  в области малых и больших частот вращени , второй суммирующий усилитель снабжен третьим и четвертым входами, дополнительно введены выпр митель, пороговый элемент, диод, множительный блок, сумматор, первый вход которого подключен к источнику смещени  первого усилител , второй его вход через введенный пороговый элемент и выпр митель св зан с выходом задатчика частоты вращени , а выход через введенный диод - с первым входом множительного блока, второй вход которого подключен к выходу регу- л тора скольжени  блока задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора и входу введенного выпр мител , а выход - к второму входу блока задани  частоты тока фаз статора и второму входу блока задани  амплитуды активной составл ющей тока фаз статора, причем выход введенного выпр мител  св зан с третьим входом второго суммирующего усилител , четвертый вход которого св зан с пороговым элементом.

   с

   w

   23

   X