Электропривод переменного тока

(51)02 3/26 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Коваль Александр Сергеевич Елисеенков Павел Владимирович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(56) Петров В.М. и др. Асинхронные двигатели общего назначения. - М. Энергия,1980. - С. 450-451.3764 1, 2000.1374387 1, 1988.1647828 1, 1991.0512372 2, 1992.(57) Электропривод переменного тока, содержащий, асинхронный двигатель со встроенным электромагнитным тормозом с токовой катушкой, контактор подключения к питающей сети, отличающийся тем, что содержит блок реверсивного тиристорного пускателя, выполненный в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, образующих реверсивные группы, катод и анод которых соединены с соответствующими фазовыми выводами первой и второй групп выводов блока реверсивного тиристорного пускателя, управляющие входы которого соединены с управляющими входами соответствующих тиристоров,усилители мощности по количеству тиристоров реверсивного тиристорного пускателя,выходами соединенные с соответствующими управляющими входами блока реверсивного тиристорного пускателя, а входамис соответствующими выходами первого, второго и 9029 1 2007.04.30 третьего блоков управления, при этом выходы первого блока управления образованы выходами первого, второго логических элементов ИЛИ и первого и второго логических элементов И, первые входы первого и второго логического элемента ИЛИ соединены с выходами, соответственно, третьего и четвертого логических элементов И, вторые входы первого и второго логических элементов ИЛИ объединены и вместе со входами первого, второго, третьего и четвертого логических элементов И образуют четыре входа первого блока управления, выходы второго блока управления образованы выходами третьего, четвертого логических элементов ИЛИ и пятого и шестого логических элементов И, первые входы третьего и четвертого логических элементов ИЛИ соединены с выходами, соответственно, седьмого и восьмого логических элементов И, вторые входы третьего и четвертого логических элементов ИЛИ объединены и вместе с входами пятого, шестого, седьмого и восьмого логических элементов И образуют четыре входа второго блока управления, выходы третьего блока управления образованы выходами девятого и десятого логических элементов И, входы которых образуют входы третьего блока управления первый, второй и третий коммутационные элементы, первый, второй и третий формирователи импульсов, блок формирования фазного напряжения, выполненный в виде резисторов, включенных по схеме звезда, инвертор, первый и второй элементы временной задержки, блок выделения максимума линейного напряжения, блок выделения максимума фазного напряжения, причем соответствующие входы блока формирования фазного напряжения соединены с соответствующими фазовыми выводами первой группы выводов блока реверсивного тиристорного пускателя и подключены к соответствующим входам блока выделения максимума линейного напряжения и блока выделения максимума фазного напряжения, один из входов которого соединен с нулевой точкой соединенных по схеме звезда резисторов блока формирования фазного напряжения, выход блока выделения максимума линейного напряжения соединен с первыми входами первого и второго блоков управления, вторые входы которых соединены с выходом инвертора, а третьи входы соответственно - с выходом первого и второго формирователей импульсов, входы третьего блока управления соединены соответственно с выходом блока выделения максимума фазного напряжения и выходом инвертора, а вход инвертора соединен с выходом третьего формирователя импульсов и первым входом первого элемента временной задержки, второй вход которого соединен с выходом второго элемента временной задержки и первыми входами первого, второго и третьего формирователей импульсов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего коммутационных элементов, вторые входы которых объединены и соединены с выводом источника питания, выход первого элемента временной задержки соединен с четвертыми входами первого и второго блоков управления и входом второго элемента временной задержки, фазовые выводы второй группы выводов блока реверсивного тиристорного пускателя соединены с фазовыми выводами статорной обмотки асинхронного двигателя, при этом вывод статорной обмотки асинхронного двигателя, в которую включена токовая катушка электромагнитного тормоза, соединен с фазовым выводом из второй группы выводов блока реверсивного тиристорного пускателя, к которому присоединена одна из реверсивных групп встречно-параллельно включенных тиристоров блока реверсивного тиристорного пускателя. Изобретение относится к области управляемого электропривода переменного тока и может быть использовано в приводах грузоподъемных механизмов, станков, транспортноскладских систем, требующей фиксированной остановки. Известен электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель с электромагнитным тормозом с катушкой напряжения, контакторы выбора направления вращения, а также симисторы со схемой управления и реализующий при отключении двигателя, перед вклю 2 9029 1 2007.04.30 чением тормоза, режим магнитного торможения двигателя, что увеличивает его срок службы 1. Однако в известном электроприводе использование электрического подтормаживания увеличивает потери в двигателе при каждом цикле работы, что приводит к уменьшению числа включений в час двигателя с тормозом. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предполагаемому изобретению является электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель со встроенным электромагнитным тормозом с токовой катушкой и коммутационные элементы подключения к питающей сети 2. Но известный электропривод, принятый за прототип, имеет низкую надежность. Низкая надежность ограничена сроком службы тормозных дисков собственно электромагнитного тормоза, гасящих при каждом торможении всю энергию движущихся элементов привода. Эта рассеиваемая энергия определяет нагрев тормозных дисков, что, в свою очередь, определяет их износ, а значит и невысокий срок службы собственно тормоза. Ограниченный срок службы собственно тормоза и определяет низкую надежность известного электропривода. Задачей настоящего изобретения является увеличение надежности известного электропривода. Решение указанной задачи достигается тем, что электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель со встроенным электромагнитным тормозом с токовой катушкой, контактор подключения к питающей сети, согласно изобретению, содержит блок реверсивного тиристорного пускателя, выполненный в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, катод и анод которых соединены с соответствующими фазовыми выводами первой и второй групп выводов блока реверсивного тиристорного пускателя,управляющие входы которого соединены с управляющими входами соответствующих тиристоров, по количеству тиристоров - усилители мощности, выходы которых соединены с соответствующими управляющими входами блока реверсивного тиристорного пускателя,а входы соединены с выходами первого, второго и третьего блоков управления, при этом выходы первого блока управления образованы выходами первого, второго логических элементов ИЛИ и первого и второго логических элементов И, а одни входы первого и второго логического элемента ИЛИ соединены с выходами соответственно третьего и четвертого логических элементов И, другие входы логических элементов ИЛИ объединены и вместе со входами первого, второго, третьего и четвертого логических элементов И образуют четыре входа первого блока управления, а выходы второго блока управления образованы выходами третьего, четвертого логических элементов ИЛИ и пятого и шестого логических элементов И, а одни входы третьего и четвертого логических элементов ИЛИ соединены с выходами, соответственно, седьмого и восьмого логических элементов И, другие входы логических элементов ИЛИ объединены и вместе с входами пятого, шестого, седьмого и восьмого логических элементов И образуют четыре входа второго блока управления, а выходы третьего блока управления образованы выходами девятого и десятого логических элементов И, входы которых образуют входы третьего блока управления, первый, второй и третий коммутационные элементы, первый,второй и третий формирователи импульсов, блок формирования фазного напряжения, выполненный в виде резисторов, включенных по схеме звезда, инвертор, первый и второй элементы временной задержки, блок выделения максимума линейного напряжения, блок выделения максимума фазного напряжения, причем соответствующие входы блока формирования фазного напряжения соединены с соответствующими фазовыми выводами первой группы выводов блока реверсивного тиристорного пускателя и подключены к соответствующим входам блока выделения максимума линейного напряжения и блока выделения максимума фазного напряжения, а еще один вход блока выделения максимума фазного напряжения соединен с нулевой точкой соединенных звездой резисторов блока 3 9029 1 2007.04.30 формирования фазного напряжения, а выход блока формирования максимума линейного напряжения соединен с одними входами первого и второго блоков управления, вторые входы которых соединены с выходами инвертора, а третьи входы соединены, соответственно, с выходом первого и второго формирователей импульсов, а входы третьего блока управления, соответственно, соединены с выходом блока формирования максимума фазного напряжения и выходом инвертора, а вход инвертора соединен с выходом третьего формирователя импульсов и одним входом первого элемента временной задержки, другой вход которого соединен с выходом второго элемента временной задержки и каждым из одних входов первого, второго и третьего формирователей импульсов, а другие входы первого, второго и третьего формирователей импульсов соединены соответственно с выходом первого коммутационного элемента, с выходом второго коммутационного элемента и выходом третьего коммутационного элемента, другие входы каждого из которых объединены и соединены с выводом источника питания, а выход первого элемента временной задержки соединен с четвертыми входами первого и второго блоков управления и входом второго элемента времени задержки, а фазовые выводы второй группы выводов блока реверсивного тиристорного пускателя соединены с фазовыми выводами статорной обмотки асинхронного двигателя, при этом вывод статорной обмотки асинхронного двигателя, в которую включена токовая катушка электромагнитного тормоза, соединен с фазовым выводом второй группы выводов блока реверсивного тиристорного пускателя, к которому подсоединена одна из реверсивных групп встречно-параллельно включенных тиристоров блока реверсивного тиристорного пускателя. Использование реверсивного тиристорного пускателя в силовой схеме питания асинхронного двигателя со схемой управления, а также с блоками выделения максимальных значений фазного и линейного напряжений позволяет в каждом цикле работы электропривода сформировать перед включением собственно тормоза режим электрического подтормаживания (магнитное торможение). Это уменьшает частоту вращения, с которой двигатель останавливается окончательно тормозом. Соответственно, уменьшается кинетическая энергия, рассеиваемая элементами тормоза, а значит и рабочая температура фрикционных дисков, что уменьшает их износ. Уменьшение износа фрикционных накладок повышает механическую износостойкость собственно тормоза. Кроме этого, использование в электроприводе блоков выделения максимальных фазных и линейных напряжений при каждом включении реализует детерминированный пуск асинхронного двигателя, что позволяет уменьшить пусковые потери в асинхронном двигателе, а значит и компенсировать потери в асинхронном двигателе за счет потерь, связанных с электрическим подтормаживанием перед каждым выключением. В результате сохраняется тепловой режим асинхронного двигателя, что увеличивает надежность его работы. Все вышеуказанное и определяет увеличение надежности электропривода в целом. Сущность изобретения поясняется чертежом на фигуре приведена схема электропривода переменного тока. Электропривод переменного тока содержит асинхронный электродвигатель 1 со встроенным электромагнитным тормозом с токовой катушкой, контактор 2 подключения к питающей сети, блок реверсивного тиристорного пускателя 3, выполненный в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, образующих реверсивные группы, катод и анод которых соединены с соответствующими фазовыми выводами первой и второй группы выводов блока реверсивного тиристорного пускателя 3, управляющие входы которого соединены с управляющими входами соответствующих тиристоров, усилители мощности 4, 5,6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, по количеству тиристоров реверсивного тиристорного пускателя 3 выходами соединенные с соответствующими управляющими входами блока реверсивного тиристорного пускателя 3, а входами - с соответствующими выходами первого 14, второго 15 и третьего 16 блоков управления, при этом выходы первого 14 блока управления образо 4 9029 1 2007.04.30 ваны выходами первого 17, второго 18 логических элементов ИЛИ, первого 19 и второго 20 логических элементов И, первые входы первого 17 и второго 18 логических элементов ИЛИ соединены с выходами соответственно третьего 21 и четвертого 22 логических элементов И, вторые входы первого 17 и второго 18 логических элементов ИЛИ объединены и вместе со входами первого 19, второго 20, третьего 21 и четвертого 22 логических элементов И образуют четыре входа первого 14 блока управления, выходы второго 15 блока управления образованы выходами третьего 23, четвертого 24 логических элементов ИЛИ, пятого 25 и шестого 26 логических элементов И, первые входы третьего 23 и четвертого 24 логических элементов ИЛИ соединены с выходами, соответственно,седьмого 27 и восьмого 28 логических элементов И, вторые входы третьего 23 и четвертого 24 логических элементов ИЛИ объединены и вместе с входами пятого 25, шестого 26,седьмого 27 и восьмого 28 логических элементов И образуют четыре входа второго 15 блока управления, выходы третьего 16 блока управления образованы выходами девятого 29 и десятого 30 логических элементов И, входы которых образуют входы третьего 16 блока управления первый 31, второй 32 и третий 33 формирователи импульсов, блок 34 формирования фазового напряжения, выполненный в виде резисторов, включенных по схеме звезда, инвертор 35, первый 36 и второй 37 элементы временной задержки, блок 38 выделения максимума линейного напряжения, блок 39 выделения максимума фазного напряжения, причем соответствующие входы блока 34 формирования фазного напряжения соединены с соответствующими фазовыми выводами первой группы выводов блока реверсивного тиристорного пускателя 3 и подключены к соответствующим входам блока 38 выделения максимума линейного напряжения и блока 39 выделения максимума фазного напряжения, один из входов которого соединен с нулевой точкой соединенных по схеме звезда резисторов блока 34 формирования фазного напряжения, выход блока 38 выделения максимума линейного напряжения соединен с первыми входами первого 14 и второго 15 блоков управления, вторые входы которых соединены с выходом инвертора 35, а третьи входы соответственно - с выходом первого 31 и второго 32 формирователей импульсов, входы третьего 16 блока управления соединены соответственно с выходом блока 39 выделения максимума фазного напряжения и выходом инвертора 35, а вход инвертора 35 соединен с выходом третьего 33 формирователя импульсов и первым входом первого 36 элемента временной задержки, второй вход которого соединен с выходом второго 37 элемента временной задержки и первыми входами первого 31, второго 32 и третьего 33 формирователей импульсов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого 40, второго 41 и третьего 42 коммутационных элементов, вторые входы объединены и соединены с выводом источника питания, выход первого 36 элемента временной задержки соединен с четвертыми входами первого 14 и второго 15 блоков управления и входом второго 37 элемента временной задержки, фазовые выводы второй группы выводов блока реверсивного тиристорного пускателя 3 соединены с фазовыми выводами статорной обмотки асинхронного двигателя 1 при этом вывод статорной обмотки асинхронного двигателя 1 в которую включена токовая катушка электромагнитного тормоза, соединен с фазовым выводом из второй группы выводов блока реверсивного тиристорного пускателя 3,к которому присоединена одна из реверсивных групп встречно-параллельно включенных тиристоров блока реверсивного пускателя 3. Электропривод переменного тока работает следующим образом (см. фиг. 1). При включении контактора 2 и замыкании первого коммутационного элемента 40 (пуск вперед) с выхода формирователя импульсов 31 единичный сигнал поступает на одни входы логических элементов И 19, 20, 21, 22 блока управления 14, на другие входы этих логических элементов И поступает единичный сигнал с выхода инвертора 35. Блок 38 выделения максимума линейного напряжения по сигналам питающего напряжения в момент максимума линейного напряжения между фазами, например, В и С формирует единичный сигнал на третьи входы логических элементов И 19, 20, 21, 22. В результате на выходах 5 9029 1 2007.04.30 блока управления 14 формируется единичный сигнал управления, который через усилители 4, 5, 6, 7 поступает на управляющие входы соответствующих встречно-параллельно включенных тиристоров блока реверсивного тиристорного пускателя 3 в фазах В и С. В результате питание подводится на две фазы асинхронного двигателя 1, в том числе и на ту фазу, в которую включена катушка встроенного электромагнитного тормоза, обеспечивая опережающее включение тормоза. Через выдержку времени, равную четверти периода блок 39 выделения максимума фазного напряжения формирует единичный сигнал на входы логических элементов И 29, 30 блока управления 16. Блок управления 16 формирует через, например, усилители 8, 9 сигнал управления на тиристоры реверсивного тиристорного пускателя 3, включенные в третью фазу асинхронного двигателя 1. В результате обеспечивается трехфазное включение асинхронного двигателя 1 с ненулевыми электромагнитными начальными условиями - детерминированный пуск. При этом формируется переходный процесс, при котором отсутствует апериодическая составляющая пускового тока и, как следствие, уменьшаются пусковые потери. Отключение асинхронного двигателя 1 обеспечивается замыканием третьего коммутационного элемента 42. При этом на входе формирователя импульсов 33 появляется единичный сигнал, а на выходе инвертора 35, а значит на входах логических элементов И 19, 20, 21, 22, 29, 30 сигнал принимает нулевое значение. Соответственно прекращает формироваться блоками управления 14, 16 сигнал управления на тиристоры блока реверсивного тиристорного пускателя 3. Асинхронный двигатель 1 отключается от питающей сети. Одновременно первый элемент временной задержки 36 отсчитывает время, необходимое для восстановления запирающих свойств тиристоров. Через этот промежуток времени, значительно меньший, чем время отключения электромагнитного тормоза, на выходе первого элемента временной задержки 36 формируется единичный сигнал, который поступает на входы логических элементов ИЛИ 17, 18, 23, 24 блоков управления 14, 15 и далее через усилители мощности, например, 10, 11, 12, 13 - на тиристоры обеспечивающих закорачивание фазных выводов асинхронного двигателя 1 в фазах В и С. В результате формируется режим магнитного торможения асинхронного двигателя 1, причем в контуре протекания токов в этом режиме оказывается включенной токовая катушка электромагнитного тормоза, чем исключается срабатывание тормоза. Время магнитного торможения регулируется элементом 37 временной задержки и через заданный промежуток времени единичный сигнал с выхода элемента 37 временной задержки поступает на другие входы формирователей 31, 32, 33 импульсов, а также на один вход элемента 36. Сигналы на выходах формирователей импульсов 31, 32, 33 и элемента 37 временной задержки принимают нулевое значение. В результате не формируются сигналы управления и на выходах блоков управления 14, 15. Тиристоры блока реверсивного тиристорного пускателя 3, формирующие режим магнитного торможения, запираются и, окончательно, асинхронный двигатель 1 тормозится собственно электромагнитным тормозом. При включении коммутационного элемента 41 (пуск назад) единичный сигнал с выхода формирователя импульсов 32 поступает на вход блока 15 управления, обеспечивая по алгоритму, рассмотренному выше, но включение тиристоров реверсивных групп блока реверсивного тиристорного пускателя 1 и, соответственно, двухфазное включение асинхронного двигателя 1 с последующем подключением третьей фазы. В дальнейшем все режимы работы асинхронного электропривода повторяются, но при вращении асинхронного двигателя 1 назад. Таким образом, применение изобретения позволит, в каждом цикле работы электропривода, формировать перед включением собственно тормоза режим электрического подтормаживания, а при каждом включении уменьшить пусковые потери. Режим электрического подтормаживания уменьшает энергию, рассеиваемую элементами тормоза. Соответственно уменьшается рабочая температура тормозных дисков и их износ. 6 9029 1 2007.04.30 Уменьшение пусковых потерь компенсирует потери в двигателе за счет электрического подтормаживания, что позволяет сохранять тепловой режим работы двигателя, а значит надежность его работы. Все вышеуказанное и определяет увеличение надежности электропривода переменного тока в целом. Источники информации 1. А.с. СССР 1647826, МПК 5 Н 02 Р 3/24, 1991. 2. Асинхронные электродвигатели общего назначения / Под ред. В.М. Петрова и А.Э. Кравчика. - М. Энергия, 1980. - С. 450-451. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7