УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ И ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к системам промышленной автоматики и может быть использована для управления, как асинхронным двигателем, так и двигателями постоянного тока.
Известно устройство управления двигателем постоянного тока [свидетельство на полезную модель РФ №37283, МПК Н02Р 5/175, опубл. 10.04.2004], содержащее вход для подключения источника обратной связи, датчик тока, сетевой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сетевому напряжению, управляемый выпрямитель, содержащий два полупроводниковых вентиля, два диода и две помехозащитные цепи. Фаза сетевого напряжения подключена к катоду первого полупроводникового вентиля и аноду первого диода, ноль сетевого напряжения подключен к катоду второго полупроводникового вентиля и аноду второго диода. Аноды первого и второго полупроводниковых вентилей подключены к первому входу датчика тока. Катоды первого и второго диодов подключены к первому выходу тиристорного преобразователя, второй выход которого соединен со вторым входом датчика тока. Две защитные цепи включенны параллельно цепям сетевого напряжения и выходам тиристорного преобразователя. В управляемом выпрямителе в качестве двух полупроводниковых вентилей выбраны оптотиристоры. Входы управления первого и второго оптотиристоров подключены, соответственно, к выходам первого и второго усилителей мощности. Вторичная обмотка сетевого трансформатора подключена к первому входу узла суммирования. Второй вход узла суммирования связан с источником постоянного напряжения смещения, а его выход подключен к соответствующему входу первого микроконтроллера. Другой вход первого микроконтроллера подключен к источнику постоянного напряжения смещения. К соответствующим выходам первого микроконтроллера подключены входы первого и второго усилителей мощности, а к соответствующим входам первого микроконтроллера подключены первый и второй входы тиристорного преобразователя, первый и второй входы второго микроконтроллера подключены к выходу сглаживающего фильтра, вход которого подключен к выходу датчика тока. Третий вход второго микроконтроллера связан с источником постоянного опорного напряжения, а его первый и второй выходы подключены, соответственно, к входам первой и второй гальванических развязок, выходы которых подключены к соответствующим входам первого микроконтроллера, при этом пульт управления связан с первым микроконтроллером.
Известно устройство управления асинхронным двигателем [свидетельство РФ на полезную модель №9102, МПК Н02Р 3/16, опубл. 16.01.1999], выбранное в качестве прототипа, содержащее микропроцессорный контроллер, обладающий возможностью формирования широтно-импульсной модуляции выходного сигнала по синусоидальному закону, двигатель переменного тока электропривода, датчики напряжения и тока, трехфазный мостовой инвертор с датчиком температуры, коммутационную аппаратуру, трехфазный мостовой выпрямитель, входы которого через коммутационную аппаратуру соединены с силовой сетью, а выход подключен к выводам емкости сглаживающего фильтра. Первый вывод емкости сглаживающего фильтра соединен с первыми входами трехфазного мостового инвертора и датчика напряжения. Второй вывод емкости сглаживающего фильтра через последовательно соединенный датчик тока подключен ко второму входу трехфазного мостового инвертора и датчика напряжения. К трем выходам трехфазного мостового инвертора подсоединен двигатель электропривода переменного тока, входы управления трехфазного мостового инвертора соединены с выходами микропроцессорного контроллера. Входы которого соединены с выходами датчиков тока, напряжения и температуры. Первый вход микропроцессорного контроллера соединен с выходом датчика давления. Выходы последовательно соединенных ключа, токового реле и резистора, а также входы порогового элемента соединены с первым и вторым выводами емкости сглаживающего фильтра. Управляющий вывод ключа соединен с выходом порогового элемента. Нормально замкнутые контакты токового реле включены последовательно в цепь питания коммутационной аппаратуры.
Недостатком этих устройств является то, что они способны управлять только конкретным видом электродвигателя.
Задачей полезной модели является создание устройства управления асинхронным двигателем и двигателями постоянного тока.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство управления асинхронным двигателем и двигателями постоянного тока, так же, как в прототипе содержит источник питания, к которому подключен интеллектуальный транзисторный модуль, связанный с устройством управления, асинхронный двигатель. Согласно полезной модели к интеллектуальному транзисторному модулю и устройству управления подключено реле, связанное с асинхронным двигателем и одним выводом обмоток якорей от одного до трех двигателей постоянного тока, обмотки возбуждения которых параллельно подключены к источнику питания. К устройству управления и к источнику питания подключен блок реле, к которому подсоединены вторым выводом обмотки якорей двигателей постоянного тока.
Предложенная схема устройства управления асинхронным двигателем и двигателями постоянного тока позволяет с помощью одного устройства управлять по заданному технологическому параметру асинхронным двигателем и двигателями постоянного тока (до трех одновременно) с обеспечением реверса и электродинамического торможения. Устройство так же обеспечивает фильтрацию входных сигналов, защиту от ошибочных команд, защиту от перегрузки и короткого замыкания; реализовывать цифровые локальные контуры регулирования тока, частоты вращения, а также различных параметров технологических процессов.
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства управления асинхронным двигателем и двигателями постоянного тока.
Устройство управления асинхронным двигателем и двигателями постоянного тока содержит источник питания 1 (ИП), подключенный к промышленной сети. К источнику питания параллельно подключен интеллектуальный транзисторный модуль 2 (ИТМ), соединенный с устройством управления 3 (УУ). К источнику питания параллельно подключены обмотки возбуждения 4.1, 4.2, 4.3 двигателей постоянного тока и блок реле 5 (БР). Обмотки якоря 6.1, 6.2, 6.3 двигателей постоянного тока, подключены одним концом к реле 7 (Р), которое соединено с интеллектуальным транзисторным модулем 2 (ИТМ), а другим - к блоку реле 5 (БР). Реле 7(Р) связано с устройством управления 3 (УУ). Блок реле 5 (БР) подключен к устройству управления 3 (УУ). Асинхронный двигатель 8 подключен к реле 7 (ИТМ). Устройство управления 3 (УУ) может быть связано с любым аналоговым датчиком и ЭВМ.
В качестве источника питания 1 (ИП) может быть использован любой источник питания постоянного тока. В качестве интеллектуального транзисторного модуля 2 (ИТМ) может быть использован любой интеллектуальный транзисторный модуль, содержащий три пары транзисторов. В качестве устройства управления 3 (УУ) может быть использовано любое цифровое устройство на микроконтроллере или микропроцессоре, содержащее шесть широтно-импульсных модуляторов, дискретные выходы и аналоговые входы. Блок реле 5 (БР) может быть составлен из любых реле с переключающимся контактом. В качестве реле 7 (Р) можно использовать любое переключающееся трехфазное реле.
Устройство управления асинхронным двигателем и двигателями постоянного тока может работать в двух режимах.
Первый режим - режим асинхронного двигателя.
Выпрямленное напряжение от источника питания 1 (ИП) поступает на интеллектуальный транзисторный модуль 2 (ИТМ) и на блок реле 5 (БР). Устройство управления 3 (УУ) коммутирует, с помощью реле 7 (Р), сигнал с интеллектуального транзисторного модуля 2 (ИТМ) на асинхронный двигатель 8. На интеллектуальном транзисторном модуле 2 (ИТМ) устройство управления 2 (УУ) формирует с помощью широтно импульсной модуляции синусоидальное трехфазное напряжение с регулируемой частотой, поступающее на асинхронный двигатель 8. Блок реле 5 (БР) в этом режиме не задействован и может быть использован для включения, по программе, различной нагрузки.
Второй режим - режим двигателя постоянного тока.
Выпрямленное напряжение от источника питания 1 (ИП) поступает на интеллектуальный транзисторный модуль 2 (ИТМ), на обмотки возбуждения 4.1, 4.2, 4.3 двигателя постоянного тока и на блок реле 5 (БР). Устройство управления 3 (УУ) коммутирует, с помощью реле 7 (Р), сигнал с интеллектуального транзисторного модуля 2 (ИТМ) на первый вывод обмотки якоря 6.1 двигателя постоянного тока, и, в зависимости от требуемого направления вращения двигателя постоянного тока, коммутирует с помощью блока реле 5 (БР) напряжение требуемой полярности на второй вывод обмотки якоря 6.1. На интеллектуальном транзисторном модуле 2 (ИТМ) устройством управления 3 (УУ) формируется широтно-импульсный сигнал, поступающий на первый вывод обмотки якоря 6.1. При реверсе устройство управления 3. (УУ), с помощью блока реле 5 (БР), меняет полярность напряжения на втором выводе обмотки якоря 6.1, и, с помощью интеллектуального транзисторного модуля 2 (ИТМ), полярность на первом выводе обмотки якоря 6.1 двигателя постоянного тока. Динамическое торможение производится путем закорачивания обмотки якоря 6.1 с помощью широтно импульсной модуляции с ограничением по току. Управление двумя или тремя двигателями постоянного тока аналогично управлению одним двигателем постоянного тока.
В любом режиме устройство управления 3 (УУ) позволяет реализовывать цифровые локальные контуры регулирования тока, частоты вращения, а также различных параметров технологических процессов и обеспечивает фильтрацию входных сигналов, защиту от ошибочных команд, защиту от перегрузки и короткого замыкания. Устройство управления 3 (УУ) позволяет производить настройку и контроль параметров с помощью ЭВМ.