СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в электроприводах переменного тока на базе асинхронного двигателя с фазным ротором, преимущественно, в различных механизмах башенных, портальных, мостовых кранов и т.п.
Известны устройства, предназначенные для управления асинхронным двигателем. Наиболее близким к предложенной полезной модели по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является система для управления и защиты электропривода на асинхронных электродвигателях (патент РФ 2139626, заявл. 18.03.98, опубл. 10.10.99, кл. МПК: Н 02 Н 5/28, Н 02 Р 1/54).
Известное техническое решение содержит контактор статорный в виде тиристорных коммутаторов двусторонней проводимости, включенных в соответствующие фазы питающей сети электродвигателя, блок управления с пусковым реле, управляющие контакты которого подключены к управляющим электродам тиристорного коммутатора, блок управления содержит пороговые формирователи тока, напряжения и температуры, а также устройство обработки информации и индикации.
Недостатком этого известного решения является отсутствие возможности реверса электродвигателя, отсутствие возможности регулирования скорости вращения и процесса разгона электродвигателя, а также громоздкость схемы защиты.
Задачей, на решение которой направлена техническая реализация предложенной полезной модели, является осуществление реверса
электродвигателя, регулирование скорости вращения и процесса разгона электродвигателя, упрощение схемы защиты.
Поставленная задача решается тем, что в предложенной системе управления асинхронным двигателем, содержащей контактор статорный в виде тиристорных коммутаторов двусторонней проводимости, включенных в фазы питающей сети асинхронного двигателя, блок управления с пусковым реле, контакты которого подключены к управляющим электродам тиристорных коммутаторов, дополнительно введен второй контактор статорный, при этом контакторы статорные выполнены двухфазными, входы первых тиристорных коммутаторов контакторов статорных подключены к первой фазе питающей сети, входы вторых тиристорных коммутаторов - ко второй фазе питающей сети, выход первого тиристорного коммутатора первого контактора статорного и выход второго тиристорного коммутатора второго контактора статорного подключены к первой статорной обмотке электродвигателя, а выход второго тиристорного коммутатора первого контактора статорного и выход первого тиристорного коммутатора второго контактора статорного - ко второй статорной обмотке, кроме того, к обмоткам ротора электродвигателя подключены цепи из N последовательно соединенных резисторов (по числу ступеней ускорения) каждая, соединенные «звездой» и (N-1) контакторов ускорения, выполненные в виде трех, соединенных в «треугольник» ключевых силовых тиристоров, выходы которых подключены к каждой ступени резисторов в цепи ротора.
На фиг.1 изображена принципиальная схема системы управления асинхронным двигателем, на фиг.2 - принципиальная схема контактора статорного, на фиг.3 - принципиальная схема контактора ускорения.
Предлагаемая система управления содержит асинхронный электродвигатель 1, две статорные обмотки которого подключены к питающей сети посредством контакторов 2, 3 статорных через контакты общего автоматического выключателя 4, а третья обмотка статора -непосредственно через контакты выключателя 4.
Контакторы 2, 3 статорные содержат по два тиристорных коммутатора 5 двусторонней проводимости, выполненных на силовых тиристорах 6, 7 ограничительном резисторе 8.
Входы первых тиристорных коммутаторов 5 контакторов (аноды тиристоров 6) подключены через контакты выключателя 4 к первой фазе питающей сети, а входы вторых тиристорных коммутаторов 5 (контакторов 2, 3) через контакты выключателя 4 подключены ко второй фазе питающей сети. Выходы первого тиристорного коммутатора 5 (катод тиристора 6) контактора 2 и выход второго тиристорного коммутатора 5 контактора 3 подключены к первой статорной обмотке электродвигателя 1, а выход второго тиристорного коммутатора 5 контактора 2 и выход первого тиристорного коммутатора 5 контактора 3 подключены ко второй статорной обмотке электродвигателя 1.
К каждой роторной обмотке электродвигателя 1 подключена цепь из последовательно соединенных резисторов 9, 10, 11, 12. Количество резисторов в цепи определяется числом ступеней ускорения скорости вращения электродвигателя 1. Параметры резисторов выбираются в зависимости от типа электродвигателя (мощность, номинальный ток), требуемых значений скорости вращения, механической характеристики электродвигателя 1. Резисторы 9 (1-ой ступени) одним концом объединены, а другим концом подключены к выходам контактора 13 ускорения, выполненного на тиристорах 14, 15, 16, соединенных в «треугольник». Выходы контакторов 17, 18 ускорений подключены к резисторам 10, 11 соответственно.
Блок 19 управления содержит автоматический выключатель 4, например, типа ВА 57-35, предусматривающий аварийное отключение в случае возникновения короткого замыкания и в случае превышения номинального тока двигателя в течение некоторого времени (тепловая защита), автоматический выключатель 20 для подключения напряжения питания к обмотке пускового реле 21, 22, командо-контроллеру 23, реле 24,
25, 26 времени, промежуточным реле 27, 28, 29. Контакты пусковых реле 21, 22 включены в цепи управляющих электродов тиристоров 6, 7 тиристорных коммутаторов 2, 3. Контакты реле 24, 25, 26 времени включены в цепь обмотки промежуточных реле 27, 28, 29, контакты реле 27, 28, 29 включены в цепи управляющих электродов тиристоров 14, 15, 16 контакторов 13, 17, 18 ускорений. Количество положений командо-контроллера 23 выбирается в зависимости от условий работы электродвигателя 1.
Прелагаемая система работает следующим образом.
В исходном состоянии автоматические выключатели 4. 20 включены, командо-контроллер 23 установлен в нейтральное положение «0». На обмотках управляющих реле 21, 22, 24, 25, 26, 27, 28, 29 напряжение отсутствует, коммутационные цепи в контакторах 2, 3 статора разомкнуты, две фазы электродвигателя 1 обесточены, коммутационные цепи в контакторах 13, 17, 18 ускорения разомкнуты.
При установке командо-контроллера 23 в рабочее прямое (вперед, вверх и т.д.) положение «1», пусковое реле 21 срабатывает, его контакты замыкаются, тиристоры 6, 7 (контактор 2 статорный) открываются, электродвигатель 1 начинает вращаться с минимальной скоростью (величина сопротивления в цепи ротора максимальна).
При установке командо-контроллера 23 в рабочее прямое положение «2», контактор 2 статорный остается в замкнутом положении, напряжение питания подается на реле 24 времени и через заданное им время срабатывает реле 27 (управление контактором 13 ускорения 1-ой ступени), контакты 27 замыкаются, тиристоры 14, 15, 16 в контакторе 13 ускорения открываются, резисторы 9 (1-ая ступень) блокируются. Сопротивление в цепи ротора уменьшается, скорость вращения электродвигателя 1 увеличивается. Одновременно подается напряжение питания на второе реле 25 времени и через время, заданное этим реле, срабатывает реле 28 (управление контактором ускорения 2-ой ступени), замыкаются контакты 28,
открываются тиристоры 14, 15, 16 в контакторе 17 ускорения, резисторы 10 (2-ая ступень) блокируются. Сопротивление в цепи ротора уменьшается, скорость вращения электродвигателя 1 увеличивается.
Аналогично вышеописанному автоматически происходит дальнейшее ступенчатое уменьшение величины сопротивления в цепи ротора, увеличение скорости вращения электродвигателя 1 до достижения заданной величины.
При возвращении командо-контроллера 23 в положение «0» происходит отключение контакторов 2, 3 статора (реле 21, 22) и контакторов 13, 17, 18 ускорения (реле 24, 25, 26, 27, 28, 29).
При установке командо-контроллера 23 в положение «1» обратного направления (назад, вниз и т.д.) срабатывает пусковое реле 22, замыкаются контакты 22, тиристоры 6, 7 открываются (контактор 2 статорный). Происходит переключение фаз на первой и второй обмотках статора, электродвигатель 1 начинает вращаться в обратном направлении с минимальной скоростью (сопротивление в обмотках ротора максимально).
При установке командо-контроллера 23 в рабочее обратное положение «2» алгоритм работы системы управления электродвигателем аналогичен работе системы при положении командо-контроллера 23 в положении «2» прямого направления.
Достоинством предложенной системы управления асинхронным двигателем является:
- возможность включения электродвигателя (двигателей) в прямом и обратном направлениях за счет осуществления чередования фаз в статорных обмотках электродвигателя тиристорными контакторами;
- осуществление плавного пуска электродвигателя или получения устойчивых низких скоростей движения путем коммутации ступеней роторных резисторов тиристорными коммутаторами ускорений в функции времени и в зависимости от заданной оператором скорости;
- упрощение схемы защиты за счет использования автоматического выключателя, например, типа ВА 57-35 для подключения сети питания.