Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока на основе асинхронного двигателя с фазным ротором, в основном для крановых механизмов подъема и передвижения, требующих получения пониженных (ползучих) скоростей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Известен способ управления (SU 646800, 15.04.1980), при котором фактические напряжения ротора преобразуют в опорные напряжения пилообразной формы с постоянными амплитудами и длительностью, равной половине периода напряжения ротора. При фазовом управлении пульсации момента получаются минимальными.
Известно устройство (SU 646800, 15.04.1980), содержащее асинхронный двигатель, трехфазный трансформатор, формирователь пилообразного напряжения, задатчик интенсивности, схему сравнения, управление формирователем импульсов, тиристорную силовую схему, балластный резистор, пороговое устройство, шунтирующее устройство.
Однако при этом способе исчезает эффект параметрической стабилизации скорости и техническое исполнение получается очень сложным.
Наиболее близким к изобретению и принятым за прототип является способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором (патент RU 2202850, МПК 7 Н02Р 5/40, опубликован 20.04.2003. Бюл. №11). Способ основан на получении эффекта параметрической стабилизации скорости при ограничении пульсаций момента.
Однако при этом способе сложная форма опорного напряжения не обеспечивает равномерное изменение угла регулирования при увеличении нагрузки, что приводит к нелинейным механическим характеристикам при регулировании скорости и ограничивает величину момента значениями меньшими, чем возможно в схеме с включенными импедансами.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в исключении импульсного режима регулирования скорости и повышении жесткости механической характеристики за счет линейности пилообразного напряжения ("пилы"). Так как "пила" линейная, то обеспечивается линейность механических характеристик при регулировании скорости. Повышается жесткость механических характеристик.
Указанная техническая задача решается тем, что в способе управления асинхронным двигателем с фазным ротором, при котором устанавливают задающее напряжение для тиристора или симистора каждого контура цепи фазного ротора, затем формируют опорное напряжение и сравнивают его с задающим и, когда опорное напряжение превышает задающее, включают тиристор или симистор каждого контура цепи фазного ротора, согласно изобретению опорное напряжение формируют суммированием напряжения обратной связи и пилообразного напряжения, формируемого при положительной полуволне линейного напряжения на кольцах ротора.
Для осуществления способа предлагается устройство управления асинхронным двигателем с фазным ротором. Устройство содержит импедансы в каждой фазе ротора, тиристоры или симисторы, замыкающие в треугольник выходы импедансов, подключенные к напряжению на кольцах ротора трансформаторы с вторичными обмотками, блоки сравнения и управления тиристорами или симисторами, выходы которых соединены с тиристорами или симисторами ротора, отличается тем, что в него введены блок формирования обратной связи, блоки выделения положительного напряжения, блоки формирования пилообразного напряжения, сумматоры и блок задания, при этом одна из обмоток трансформатора каждой фазы ротора соединена с блоком формирования обратной связи, выход которого соединен с блоками формирования пилообразного напряжения и сумматором в каждой фазе ротора, другие вторичные обмотки трансформатора соединены с блоками выделения положительного напряжения в каждой фазе ротора, выходы которых соединены с блоками формирования пилообразного напряжения в каждой фазе ротора, соединенными с сумматорами, выходы которых совместно с выходом блока задания соединены с блоками сравнения и управления тиристорами или симисторами в каждой фазе ротора.
Особенностью способа является формирование пилообразного напряжения для управления каждым тиристором или симистором, которая обеспечивает максимальный угол открытия тиристоров или симистором до 180°, а напряжение обратной связи, приподнимающее эту "пилу" в процессе увеличения нагрузки на валу двигателя, приводит к резкому и линейному изменению угла открытия тиристоров или симисторов, повышая существенно жесткость механической характеристики, а при больших нагрузках полностью открывает тиристоры или симисторы, обеспечивая выход на характеристику с импедансами, соединенными накоротко в звезду. В аналоге для полного открытия тиристоров или симисторов необходимо значительное падение скорости и поэтому привод никогда не выходит на естественную дроссельную характеристику, а сама характеристика имеет существенную нелинейность, особенно при больших нагрузках.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг.1 представлена схема электропривода, реализующего способ и устройство управления асинхронным двигателем с фазным ротором,
на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу формирователя опорного напряжения, при разных статических моментах, выполненного по схеме фиг.1, где Uab - синусоидальное напряжение на выходе обмотки трансформатора, U БВПН - напряжение на выходе блока выделения положительного напряжения, UОС - напряжение на выходе блока обратной связи, UПИЛЫ - напряжение на выходе блока формирователя пилообразного напряжения, U ОП - суммирование напряжения UПИЛЫ и UОС и сравнение с задающим напряжением UЗ, IУ - ток управляющего электрода тиристора или симистора;
на фиг.3 - механические характеристики, при этом характеристика 1 соответствует схеме с импедансами, соединенными накоротко в звезду, характеристика 2 соответствует пониженной скорости в двигательном режиме, характеристика 3 соответствует пониженной скорости в режиме торможения противовключением.
схема электропривода, реализующего способ и устройство управления асинхронным двигателем с фазным ротором
Устройство, реализующее способ, включает асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, импедансы 2 в виде индуктивностей с массивными сердечниками и тиристоры или симисторы 3 в цепи ротора, блок формирования обратной связи (БФОС) 4, блоки выделения положительной полуволны (БВПП) 5, обмотки трансформаторов 6, подключенные к напряжению на кольцах ротора, блоки формирования пилообразного напряжения (БФП) 7, сумматоры 8, блоки сравнения и управления тиристором или симистором (БСУТ) 9, блок задания (БЗ) 10. Выходы блоков 9 подключены к управляющему выводу и катоду соответствующего тиристора или симистора 3.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Осуществление способа управления асинхронным двигателем с фазным ротором поясняется при рассмотрении работы заявляемого устройства
Пояснения работы схемы по формированию управляющих импульсов даны на диаграммах фиг.2.
диаграммы, поясняющие работу формирователя опорного напряжения, при разных статических моментах
Принцип работы управления тиристорами или симисторами достаточно пояснить на примере управления одним из тиристоров или симистором. На фиг.2 показаны диаграммы управления тиристором или симистором, подключенным между фазами А и В ротора электродвигателя при разных статических моментах.
К напряжению на кольцах ротора электродвигателя 1 подключены понижающие трансформаторы TVab, TVbc, TV ca (фиг.1). Каждый трансформатор имеет как минимум по две включенные обмотки, которые условно названы как первая и вторая обмотки. Первые вторичные обмотки трансформаторов подключены к блоку 4 БФОС, который представляет собой выпрямитель с фильтром на выходе. Выходное напряжение UОС блока 4 БФОС используется как обратная связь по напряжению на кольцах ротора. Вторые вторичные обмотки трансформаторов 6 подключены к блокам 5 БВПН своей фазы. Блок БВПН представляет собой компаратор. Его выходное напряжение UБВПН прямоугольной формы появляется лишь при положительной полярности напряжения на его входе. В рассматриваемом случае (фиг.2) на его вход подается напряжение Uab второй вторичной обмотки трансформатора 6 TVab. Пилообразное напряжение UПИЛЫ для каждой фазы формируется своим блоком 7 БФП, который представляет собой интегратор, на вход которого подается напряжение обратной связи U ОС. Интегрирование возможно лишь при наличии напряжения на выходе блока 6 БВПН своей фазы, т.е. в конечном счете, в течение всей положительной полуволны напряжения на управляемом тиристоре или симисторе 3. Сумматор 8 формирует на своем выходе опорное напряжение UОП. Оно складывается из напряжения обратной связи UОС и напряжения U ПИЛЫ своей фазы. Блок 9 БСУТ сравнивают задающее напряжение скорости, поступающее с блока задания 10 БЗ. Точка пересечения задающего напряжения с напряжением опорным определяет угол α задержки включения тиристора или симистора. Когда задающее напряжение превышает напряжение UОП, по цепи управляющий электрод - катод управляемого тиристора или симистора протекает ток управления IУ. На холостом ходу электродвигателя работает практически "макушка" напряжения UОП и угол α близок к 180°. При увеличении статического момента МСТ (нагрузки) на валу электродвигателя его скорость уменьшается, что приводит к увеличению напряжения на кольцах ротора, а следовательно, к увеличению U ОС. На фиг.2 показаны UОП и углы открытия тиристора или симистора при разных значениях М СТ на валу. Сплошной линией представлена зависимость U ОП при МСТ1, а штриховой линией при МСТ2>MСТ1. Видно, что с увеличением нагрузки, а следовательно, при снижении скорости электродвигателя увеличивается как UОС, так и темп нарастания "пилы". Это приводит к существенному изменению (уменьшению) угла открытия тиристора или симистора α и, следовательно, к увеличению электромагнитного момента электродвигателя, поддерживающего скорость электродвигателя в пределах заданного значения. При дальнейшем увеличении нагрузки UОС становится больше задающего напряжения. Это приводит к полному открытию тиристоров или симисторов, что равносильно замыканию звезды импедансов накоротко.
механические характеристики
На фиг.3 представлены механические характеристики рассматриваемого электропривода. Характеристика 1 соответствует случаю полностью открытых тиристоров или симисторов, т.е. при замкнутой звезде тиристоров или симисторов накоротко. Характеристика 2 соответствует работе электропривода на пониженной скорости в двигательном режиме, а характеристика 3 - работе двигателя в режиме торможения противовключением. В результате стабилизирующего действия рассматриваемого способа управления механическая характеристика более жесткая, чем характеристика 1. При больших значениях статического момента тиристор или симистор полностью открывается, и характеристика совпадает с характеристикой 1. Благодаря линейности пилы механические характеристики имеют линейный характер. В аналоге опорные напряжения формируется из кусков синусоид и потому линейность механических характеристик не может иметь места. Кроме того, у аналога при росте амплитуды опорной синусоиды угол αуменьшается, но стать равным нулю не может и достичь максимально возможного значения электромагнитного момента, ограниченного характеристикой 1, не может.
Схема фиг.1 успешно испытана в лаборатории на электродвигателе 3.5 кВт и на кранах разной грузоподъемности промышленных предприятий.
Особенность изобретения заключается в том, что опорное напряжение, формируемое в прототипе из кусков синусоид, заменяется опорным пилообразным напряжением, состоящим из напряжения обратной связи (выпрямленного напряжения с колец ротора) и линейно-нарастающего напряжения ("пилы"), темп нарастания которого формируется напряжением обратной связи в течение положительного роторного напряжения.
Реализация предлагаемого способа позволит создать простые, доступные неквалифицированному обслуживанию электроприводы, преимущественно крановых механизмов, с получением ползучих скоростей при малых пульсациях момента.
Формула изобретения
1. Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором, при котором устанавливают задающее напряжение для тиристора или симистора каждого контура цепи фазного ротора, затем формируют опорное напряжение и сравнивают его с задающим и, когда опорное напряжение превышает задающее, включают тиристор или симистор каждого контура цепи фазного ротора, отличающийся тем, что опорное напряжение формируют суммированием напряжения обратной связи и пилообразного напряжения, формируемого при положительной полуволне линейного напряжения на кольцах ротора.
2. Устройство управления асинхронным двигателем с фазным ротором, включающее в себя импедансы в каждой фазе ротора, тиристоры или симисторы, замыкающие в треугольник выходы импедансов, подключенные к напряжению на кольцах ротора трансформаторы с вторичными обмотками, блоки сравнения и управления тиристорами или симисторами, выходы которых соединены с тиристорами или симисторами ротора, отличающееся тем, что в него введены блок формирования обратной связи, блоки выделения положительного напряжения, блоки формирования пилообразного напряжения, сумматоры и блок задания, при этом одна из обмоток трансформатора каждой фазы ротора соединена с блоком формирования обратной связи, выход которого соединен с блоками формирования пилообразного напряжения и сумматором в каждой фазе ротора, другие вторичные обмотки трансформатора соединены с блоками выделения положительного напряжения в каждой фазе ротора, выходы которых соединены с блоками формирования пилообразного напряжения в каждой фазе ротора, соединенными с сумматорами, выходы которых совместно с выходом блока задания соединены с блоками сравнения и управления тиристорами или симисторами в каждой фазе ротора.
Имя изобретателя: Борисов Александр Михайлович (RU); Драчев Геннадий Иванович (RU); Лях Николай Ефимович (RU); Нестеров Александр Сергеевич (RU); Шишков Александр Николаевич (RU) Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Почтовый адрес для переписки: 454080, г.Челябинск, пр-т им. В.И. Ленина, 76, ЮУрГУ, технический отдел Дата начала отсчета действия патента: 2006.01.10
Разместил статью: search
Дата публикации: 27-05-2007, 18:49
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к области электротехники и может быть использовано в приводах транспортных средств. Техническим результатом является минимизация дополнительных коммутационных потерь в машине и силовом преобразователе. Способ и устройство управления тяговым синхронным двигателем основан на функционировании векторного токового следящего контура во вращающейся ортогональной системе координат (d, q), ось d которой направлена по продольной оси ротора,...
Использование: в области электротехники для питания трехфазного двигателя (4) с постоянными магнитами, в частности, для железнодорожного транспортного средства. Технический результат - надежность и безопасность. Система электрического питания содержит инвертор (1), соединенный с первым концом (2а, 2b, 2с) каждой из обмоток (3а, 3b, 3с) трех фаз двигателя, и контактор (9) отключения, расположенный, по меньшей мере, на двух из указанных фаз между инвертором и указанным первым концом...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.
В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
Никакого начала не было - вселенная, заполненная энергией ЭМ волн , существует изначально.
То есть, никакой энергетической проблемы не решилось от слова совсем. Так как для производства металлического алюминия, тратится уймище энергии. Производят его из глины, оксида и гидроксида алюминия, понятно что с дико низким КПД, что бы потом его сжечь для получения энергии, с потерей ещё КПД ????
Веселенькое однако решение энергетических проблем, на такие решения никакой энергетики не хватит.
Вместо трудновыполнимых колец, я буду использовать,цилиндрические магниты, собранные в кольцевой пакет, в один, два или три ряда. На мой взгляд получиться фрактал 1 прядка. Мне кажется, что так будет эффективней, в данном случае. И в место катушек, надо попробывать бифиляры или фрактальные катушки. Думаю, хороший будет эксперимент.
Проблема в том, что человечество зомбировано религией, что бог создал всё из ничего. Но у многих не хватает ума подумать, а кто создал бога? Если бога никто не создавал - значит он существует изначально. А почему самому космосу и самой вселенной как богу-творцу - нельзя существовать изначально?
Единственным творцом материального мира, его составной субстанцией, источником движения и самой жизни является энергия космоса, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и полагается богу заполнено всё космическое пространство, включая атомы и клетки.
От углеводородов кормится вся мировая финансовая элита, по этому они закопают любого, кто покусится на их кормушку. Это один. Два - наличие дешевого источника энергии сделает независимым от правительств стран все население планеты. Это тоже удар по кормушке.
Вначале было то, что существует изначально и никем не создавалось. А это
- безграничное пространство космоса
- безграничное время протекания множества процессов различной длительности
- электромагнитная энергия, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и положено творцу (богу) материального мира, заполнено всё безграничное пространство космоса, из энергии ЭМВ состоят атомы и клетки, то есть материя.
Надо различать материю и не материю. Материя - это то, что состоит из атомов и клеток и имеет массу гравитации, не материя - это энергия ЭМ волн, из которых и состоит материя
На транзисторах собран двухтактный генератор импульсов. Ток положительной обратной связи протекает через обмотки 3 и 4 трансформатора и нагрузку......
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к области электротехники и может быть использовано в приводах транспортных средств. Техническим результатом является минимизация дополнительных коммутационных потерь в машине и силовом преобразователе. Способ и устройство управления тяговым синхронным двигателем основан на функционировании векторного токового следящего контура во вращающейся ортогональной системе координат (d, q), ось d которой направлена по продольной оси ротора,...
Использование: в области электротехники для питания трехфазного двигателя (4) с постоянными магнитами, в частности, для железнодорожного транспортного средства. Технический результат - надежность и безопасность. Система электрического питания содержит инвертор (1), соединенный с первым концом (2а, 2b, 2с) каждой из обмоток (3а, 3b, 3с) трех фаз двигателя, и контактор (9) отключения, расположенный, по меньшей мере, на двух из указанных фаз между инвертором и указанным первым концом...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
