УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРУЕМОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к электротехники и может быть использовано в системах динамического торможения частотно-регулируемых двигателей переменного тока (ДПрТ) (асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и синхронных двигателей с мощной демпферной обмоткой) различного назначения, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты (ППЧ) со звеном постоянного тока и неуправляемым выпрямителем.
Известны устройства динамического торможения включающие ППЧ, ДПрТь, систему управления, источник постоянного тока и аппаратуру для управления процессом торможения [Теория электропривода. - СПб: Энергоатомиздат, Ковчин С.А., Сабинин Ю.А., 1994.- 496 с, Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, Чиликин М.Г., Сандлер А.С., 1981.- 576 с.] К недостаткам систем следует отнести наличие отдельного источника постоянного тока и дополнительной коммутационной аппаратуры, что ведет к повышению стоимости и массо-габаритных показателей, применение традиционных ДПрТ с неэкономичными способами регулирования тормозного момента.
Известна система электропривода на базе ДПрТ и ППЧ с неуправляемым выпрямителем, выбранная за прототип [Электроприводы переменного тока с частотным управлением. - М.: Академия, Соколовский Г.Г. 2006.- 272 с.]. Система содержит неуправляемый выпрямитель (НВ), звено постоянного тока, автономный инвертор (АИ), собранный на полностью управляемых полупроводниковых приборах (тиристорах или транзисторах), силовая цепь, которого соединена через датчики тока (ДТ) с обмоткой статора ДПрТ, на роторе, которого установлен датчик частоты вращения (ДЧВ), соединенный с системой управления автономным инвертором (СУАИ) и обеспечивающий контроль частоты вращения при использовании некоторых алгоритмов управления ДПрТ. Цепи управления АИ подключены к СУАИ, обеспечивающей формирование выходного напряжения АИ по алгоритму широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и соединенной с постом управления (ПУ), формирующим команды для управления СУАИ. В этих системах используют реостатное торможение: ДПрТ переводят в генераторный режим, а к звену постоянного тока через транзистор или полностью управляемый тиристор подключают тормозное сопротивление, служащее для рассеивания кинетической энергии привода.
Недостатками установки являются необходимость наличия внешнего тормозного сопротивления и коммутирующего элемента, подключения тормозного сопротивления к ППЧ через экранированный кабель, что снижает надежность, эффективность, интенсивность торможения двигателя. Подключение конденсаторов большой емкости к звену постоянного тока увеличивает массо-габаритные показатели и стоимость ППЧ, возможен срыв процесса торможения при обрыве в цепи тормозного резистора.
Технической задачей изобретения является улучшение массо-габаритных показателей, повышение надежности и эффективности, торможения двигателя.
Для решения поставленной задачи предложено устройство регулируемого динамического торможения частотно-регулируемых двигателей переменного тока. Оно содержит двигатель, неуправляемый выпрямитель, выход которого соединен с автономным инвертором, собранным на полностью управляемых полупроводниковых приборах, при этом автономный инвертор соединен через датчики тока с двигателем на роторе которого установлен датчик частоты вращения, и снабжен системой управления автономным инвертором. Вход системы управления соединен с постом управления, а выход - с силовым блоком инвертора. Устройство дополнительно содержит функциональный преобразователь, логический элемент, два реле времени РВ1 и РВ2, а пост управления - дополнительные цепи. Первая дополнительная цепь соединена с дополнительным входом 1 системы управления инвертором, вторая дополнительная цепь соединена со входами реле времени РВ1 и РВ2, выход РВ1 соединен с дополнительным входом 2 системы управления инвертором, входы преобразователя присоединены к датчикам тока и частоты вращения, а его выходы и реле времени РВ2 соединены со входом логического элемента, выход которого соединен с дополнительным входом 3 системы управления автономным инвертором.
Устройство регулируемого динамического торможения частотно-регулируемых двигателей переменного тока представлено на фиг.1.
Устройство содержит неуправляемый выпрямитель 1, подключаемый к источнику переменного тока промышленной частоты и соединенный через звено постоянного тока 2 с АИ 3, собранным на полностью управляемых полупроводниковых приборах. Выход силовой цепи АИ 3 подключен через датчики тока 4 к двигателю переменного тока 5, на роторе которого установлен индукционные или цифровые датчик частоты вращения 6.
АИ 3 подключен к СУАИ 7. Вход СУАИ 7 подключен к посту управления 8 с помощью штатной 9 и дополнительной 10 цепей. Также выход поста управления 8 с помощью дополнительной цепи 11 подключен ко входам реле времени 12 и 13. Выход реле времени 12 подключен к входу СУАИ 7, а выход реле времени 13 подключен к входу логического элемента 14. К входу логического элемента 14 также ФП 15, вход которого соединен с датчиком частоты вращения 6 и датчиками тока 4.
Устройство регулируемого динамического торможения частотно-регулируемых двигателей переменного тока, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты со звеном постоянного тока при наличии неуправляемого выпрямителя, работает следующим образом:
В двигательном режиме трехфазное напряжение примышленной частоты с помощью управляемого выпрямителя 1 преобразуется в постоянное и через звено постоянного тока 2 подается на АИ 3, формирующего выходное напряжение регулируемой частоты по закону ШИМ. С выхода АИ 3 напряжение подается через датчики тока 4 на двигатель переменного тока 5. При этом СУАИ 7 формирует управляющие импульсы для открытия полностью управляемых полупроводниковых приборах в соответствии с выбранным законом формирования напряжения. Команды от поста управления 8 поступают к СУАИ 7 через цепь 9. Дополнительные цепи 10, 11, реле времени 12, 13, логический элемент 14 и функциональный преобразователь 15 не работают. В режиме торможения от поста управления 8 на СУАИ 7 с помощью дополнительной цепи 10 подается команда на запрет подачи управляющих импульсов на полностью управляемые полупроводниковые приборы АИ 3. От поста управления 8 на СУАИ 7 с помощью дополнительной цепи 11 через реле времени 12, обеспечивающее выдержку во времени, достаточную для затухания переходных процессов в статорной обмотке двигателя переменного тока 5, подается команда, разрешающая работу любой пары полностью управляемых полупроводниковых приборов АИ 3, не расположенных в одном плече моста, с обеспечением формирования выходного напряжения по закону широтно-импульсного регулирования (ШИР). Управляемый (плавный) режим динамического торможения обеспечивается путем регулирования длительности импульсов ШИР обеспечивается с помощью функционального преобразователя 15, на вход которого поступают сигналы от датчиков тока 4 и датчика частоты вращения 6, подключенного через логический элемент 14 к СУАИ 7. Логический элемент совместно с реле времени 13 обеспечивает подачу управляющего сигнала от ФП 15 с задержкой во времени относительно поданной команды, разрешающей работу указанной пары полностью управляемых полупроводниковых приборов АИ 3, что позволяет получать требуемые харатктеристики регулируемого динамического торможения двигателя до его полной остановки или минимальной частоты вращения ротора.
Устройство позволяет улучшить массо-габаритные показатели и одновременно снизить его стоимость вследствие отказа от использования конденсаторов большой емкости звена постоянного тока, внешнего тормозного сопротивления, подключаемого через экранированный кабель к тормозному транзистору или полностью управляемому тиристору ППЧ, а также повысить надежность и эффективность торможения, путем отказа от подключения внешних элементов, в том числе внешних источников постоянного тока, и применения штатных полностью управляемых полупроводниковых приборов ППЧ.