RU2095933C1 - Method for regulation of induction motor rotation speed - Google Patents
Method for regulation of induction motor rotation speed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2095933C1 RU2095933C1 RU96104007A RU96104007A RU2095933C1 RU 2095933 C1 RU2095933 C1 RU 2095933C1 RU 96104007 A RU96104007 A RU 96104007A RU 96104007 A RU96104007 A RU 96104007A RU 2095933 C1 RU2095933 C1 RU 2095933C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristors
- thyristor
- voltage
- stator winding
- motor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных электроприводах общепромышленных механизмов, к которым предъявляются требования регулирования скорости. The invention relates to electrical engineering and can be used in asynchronous electric drives of general industrial mechanisms, which are subject to speed regulation requirements.
Известен способ регулирования скорости асинхронного двигателя, при котором изменяют частоту подаваемого напряжения на статорную обмотку двигателя путем поочередного подключения каждой из трех фаз статорной обмотки двигателя к однофазному напряжению питающей сети в течение одного полупериода [1]
Недостатком известного способа является отсутствие возможности регулирования скорости в широких пределах за счет получения только одной пониженной скорости, которая определяется скоростью вращения пульсирующего магнитного потока, задаваемой частотой питающего напряжения. При этом ориентация пульсирующего магнитного потока за период питающего напряжения меняется на 120 эл. градусов.A known method of controlling the speed of an induction motor, in which the frequency of the applied voltage to the stator winding of the motor is changed by alternately connecting each of the three phases of the stator winding of the motor to a single-phase voltage of the supply network for one half period [1]
The disadvantage of this method is the inability to control the speed over a wide range by obtaining only one reduced speed, which is determined by the speed of rotation of the pulsating magnetic flux specified by the frequency of the supply voltage. In this case, the orientation of the pulsating magnetic flux during the period of the supply voltage changes by 120 el. degrees.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому способу является способ регулирования скорости асинхронного двигателя, подключенного через тиристорный коммутатор к питающей сети, при котором изменяют частоту однофазного питающего напряжения, подаваемого на статорную обмотку двигателя, путем подачи управляющего напряжения на тиристоры коммутатора. Причем подачу управляющего напряжения на тиристоры коммутатора осуществляют одновременно на два тиристора разных групп вентилей, подключенных к одной фазе. При этом каждая фаза двигателя подключается к питающей сети на интервале времени длительностью в один период [2]
Недостатком данного способа является отсутствие возможности регулирования скорости в широких пределах, так как этот способ также позволяет получать только одну пониженную скорость, которая зависит от длительности подключения каждой фазы двигателя к питающей сети, равной длительности одного периода питающего напряжения. При этом ориентация пульсирующего магнитного потока за период питающего напряжения изменяется на 120 эл.градусов.The closest analogue to the proposed method is a method for controlling the speed of an induction motor connected through a thyristor switch to a power supply network, in which the frequency of a single-phase supply voltage supplied to the stator winding of the motor is changed by supplying a control voltage to the switch thyristors. Moreover, the supply of control voltage to the thyristors of the switch is carried out simultaneously on two thyristors of different groups of valves connected to the same phase. In this case, each phase of the motor is connected to the supply network for a time interval of one period [2]
The disadvantage of this method is the inability to control speed over a wide range, since this method also allows you to get only one reduced speed, which depends on the duration of connecting each phase of the motor to the supply network, equal to the duration of one period of the supply voltage. In this case, the orientation of the pulsating magnetic flux during the period of the supply voltage changes by 120 electric degrees.
В основу изобретения положена задача разработать такой способ регулирования скорости асинхронного двигателя, который обеспечивал бы возможность получения пониженных скоростей вращения ротора двигателя путем создания устойчивого вращающегося магнитного поля с заданной частотой вращения, определяемой длительностью одновременной подачи управляющего напряжения на два тиристора одной группы вентилей и один тиристор другой группы вентилей определенной комбинации, что позволяет значительно расширить диапазон регулирования скорости двигателя. The basis of the invention is the task of developing such a method of controlling the speed of an induction motor, which would provide the possibility of obtaining reduced rotational speeds of the rotor of the motor by creating a stable rotating magnetic field with a given rotation frequency, determined by the duration of the simultaneous supply of control voltage to two thyristors of one valve group and one thyristor to the other groups of valves of a certain combination, which allows you to significantly expand the range of speed control for wiggler.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе регулирования скорости асинхронного двигателя, подключенного через тиристорный коммутатор к питающей сети, при котором изменяют частоту однофазного питающего напряжения, подаваемого на статорную обмотку двигателя, путем подачи управляющего напряжения на тиристоры коммутатора, согласно изобретению управляющее напряжение одновременно подают на два тиристора одной группы вентилей коммутатора и один тиристор другой группы вентилей коммутатора, подключенных к трем фазам статорной обмотки двигателя, затем через интервал времени, равный tинт T/2•n где T период напряжения питающей сети; n целое число в интервале от 1 до 10, отключают управляющее напряжение на одном из двух тиристоров одной группы вентилей коммутатора и одновременно подают управляющее напряжение на тиристор другой группы вентилей коммутатора, подключенный к той же фазе статорной обмотки двигателя, после чего цикл переключений повторяют.The problem is solved in that in the known method of controlling the speed of an induction motor connected through a thyristor switch to a power supply network, in which the frequency of a single-phase supply voltage supplied to the stator winding of the motor is changed by supplying a control voltage to the switch thyristors, according to the invention, the control voltage is simultaneously supplied two thyristors of one group of switch gates and one thyristor of another group of switch gates connected to three phases of the stator second motor winding and then after a time interval equal to t int T / 2 • n where T period mains voltage; n an integer in the range from 1 to 10, the control voltage at one of the two thyristors of one group of switch gates is turned off and simultaneously the control voltage is applied to the thyristor of the other group of switch gates connected to the same phase of the stator winding of the motor, after which the switching cycle is repeated.
В способе регулирования скорости асинхронного двигателя одновременная подача управляющего напряжения на два тиристора одной группы вентилей коммутатора и на один тиристор другой группы вентилей коммутатора, подсоединенных к разным фазам статорной обмотки, позволяет устранить влияние изменения полярности переменного питающего напряжения на направление результирующей магнитодвижущей силы (МДС) обмоток статора, т.е. результирующая МДС остается неизменной по направлению при заданной комбинации тиристоров, на управляющие электроды которых подается напряжение управления. Отключение через интервал времени, равный tинт T/2•n, где T период питающего напряжения; n целое число в диапазоне от 1 до 10, управляющего напряжения на одном из двух подключенных тиристоров одной группы вентилей и одновременная подача управляющего напряжения на тиристор другой группы вентилей, присоединенной к той же фазе статорной обмотки, позволяет получить до десяти значений скоростей вращения вектора результирующей МДС с заданным направлением и более плавным изменением его ориентации за счет поворота на 60 эл. градусов за tинт, что создает возможность регулирования скорости в широких пределах.In a method for controlling the speed of an induction motor, the simultaneous supply of control voltage to two thyristors of one group of switch gates and to one thyristor of another group of switch gates connected to different phases of the stator winding eliminates the effect of changing the polarity of the alternating supply voltage on the direction of the resulting magnetomotive force (MDS) of the windings stator, i.e. the resulting MDS remains unchanged in direction for a given combination of thyristors, to the control electrodes of which a control voltage is applied. Shutdown after a time interval equal to t int T / 2 • n, where T is the period of the supply voltage; n an integer in the range from 1 to 10, the control voltage on one of the two connected thyristors of one group of valves and the simultaneous supply of control voltage to the thyristor of the other group of valves connected to the same phase of the stator winding, allows you to get up to ten values of the rotation speed of the vector of the resulting MDS with a given direction and a smoother change in its orientation due to a rotation of 60 el. degrees for t int , which makes it possible to control the speed over a wide range.
Кроме того, заявляемая последовательность выполнения операций способа позволяет формировать такие электромагнитные процессы в асинхронном двигателе, при которых ток, потребляемый двигателем из сети, практически не меняется при изменении момента вращения от нуля до значения, соответствующего стопорению двигателя, что обеспечивает повышение надежности двигателя без использования в последнем средств токовой защиты от перегрузок, в то время, как в известных способах регулирования скорости асинхронного двигателя переход к режиму стопорения сопровождается увеличением тока статора до недопустимых для двигателя значений. In addition, the claimed sequence of operations of the method allows the formation of such electromagnetic processes in an induction motor, in which the current consumed by the motor from the network practically does not change when the rotation moment changes from zero to a value corresponding to the motor stop, which improves the reliability of the motor without using the latter means of current protection against overloads, while in the known methods of regulating the speed of an induction motor the transition to stop mode This is accompanied by an increase in the stator current to values that are unacceptable for the motor.
В процессе проведения патентно-информационных исследований выявлено, что
отличительные признаки, характеризующие подачу управляющего напряжения одновременно на два тиристора одной группы вентилей и один тиристор другой группы вентилей, подключенных к трем различным фазам статорной обмотки при питании однофазным напряжением, в известных технических решениях не обнаружены;
отличительный признак, характеризующий подачу управляющего напряжения на тиристор из другой группы вентилей, подсоединенный к той же фазе обмотки статора одновременно с отключением управляющего напряжения на тиристоре той же фазы другой группы, в известных технических решениях не обнаружен.In the process of conducting patent information research, it was found that
distinctive features characterizing the supply of control voltage to two thyristors of one group of valves and one thyristor of another group of valves connected to three different phases of the stator winding when powered by a single-phase voltage are not found in the known technical solutions;
a distinctive feature characterizing the supply of control voltage to the thyristor from another group of valves connected to the same phase of the stator winding simultaneously with the switching off of the control voltage to the thyristor of the same phase of another group is not found in the known technical solutions.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что предлагаемый способ регулирования скорости асинхронного двигателя не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". Based on the foregoing, we can conclude that the proposed method for controlling the speed of an induction motor does not follow explicitly from the prior art, and therefore, meets the patentability condition "inventive step".
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 временная диаграмма питающего напряжения, поясняющая чередование комбинаций тиристоров коммутатора; на фиг.3 векторная диаграмма МДС, поясняющая формирование МДС статорной обмотки двигателя. In FIG. 1 shows a structural diagram of a device for implementing the proposed method; figure 2 is a timing diagram of the supply voltage, explaining the alternation of combinations of thyristors of the switch; figure 3 is a vector diagram of the MDS explaining the formation of the MDS of the stator winding of the motor.
Устройство для реализации способа содержит тиристоры 1 6 (фиг.1) коммутатора 7. Статорные обмотки асинхронного двигателя 8 соединены по схеме "звезда", общая точка которой подключена к одному из зажимов сети однофазного питающего напряжения Uф. Катоды тиристоров 1,3,5 (фиг.1) и аноды тиристоров 2,4,6 соединены между собой и подключены к другому зажиму сети однофазного питающего напряжения Uф. При этом катод тиристора 4 соединен с анодом тиристора 1 и подключен к фазе "а" статорной обмотки двигателя 8, катод тиристора 6 соединен с анодом тиристора 3 и подключен к фазе "в" статорной обмотки двигателя 8, а катод тиристора 2 соединен с анодом тиристора 5 и подключен к фазе "с" статорной обмотки двигателя 8. Кроме того, устройство снабжено блоком управления 9 (фиг. 1), состоящим из стандартных функциональных узлов: генератора задания частоты вращения 10 двигателя 8, циклического реверсивного синхронного счетчика 11 с модулем счета Kc 6, дешифратора 12, блока управляемых ключей 13, генератора импульсов управления 14 тиристорами коммутатора 7. При этом выход генератора задания частоты вращения 10 соединен с входом циклического реверсивного синхронного счетчика 11, три выхода которого присоединены к трем адресным входам дешифратора 12. Шесть выходов дешифратора 12 соединены с шестью управляющими входами блока управления ключей 13, общий вход которого соединен с выходом генератора импульсов управления 14 тиристорами коммутатора 7, а шесть выходов блока управляемых ключей 13 присоединены к управляющим электродам тиристоров 1-6 коммутатора 7.The device for implementing the method contains thyristors 1 6 (Fig. 1) of the switch 7. The stator windings of the
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
При подаче в момент времени t=0 импульса напряжения с выхода управляемого генератора задания частоты вращения 10 (фиг.1) на вход циклического реверсивного синхронного счетчика 11, на его трех выходах устанавливается состояние <001> в двоичном формате, которое является входной адресной последовательностью для дешифратора 12. При этом на шести выходах дешифратора 12 устанавливается цифровой набор, подаваемый на управляющие входы блока управляемых ключей 13, с помощью которых подается управляющее напряжение с генератора импульсов управления 14 одновременно на три тиристора: на два тиристора, например тиристоры 6 и 2 (фиг.1), одной группы вентилей коммутатора 7 и один тиристор, например тиристор 1, другой группы вентилей коммутатора 7. В зависимости от полярности питающего напряжения Uф (фиг.2) открывается и проводит ток либо тиристор 1, присоединенный своим анодом к фазе "a", либо открывается и проводят ток тиристоры 6 и 2, присоединенные своими катодами соответственно к фазам "b" и "c" статорной обмотки двигателя 8. При этом из векторной диаграммы МДС, приведенной на фиг.3, видно, что положения векторов результирующей МДС F при прохождении тока одной полярности в фазе "a" Fa или токов другой полярности в фазах "b" и "c" F-b-c совпадают по направлению, т. е. ориентация вектора МДС F при заданной комбинации трех тиристоров 6,1,2 (фиг. 2), на которые подаются управляющие напряжения с генератора импульсов управления 14 через блок ключей 13, не зависит от полярности питающего напряжения. Затем через интервал времени, равный tинт=T/2•n, при n, например, равном 2 (фиг. 2), отключают управляющее напряжение на одном из двух тиристоров одной группы вентилей коммутатора 7, например на тиристоре 6, и одновременно подают управляющее напряжение на тиристор другой группы вентилей коммутатора 7, например тиристор 3, подключенный к той же фазе "b" статорной обмотки двигателя 8, что и отключенный тиристор 6. Для этого в момент времени t1, равный tинт=T, (при n=2) подают очередной импульс напряжения с выхода управляемого генератора задания частоты вращения 10 (фиг.1) на вход циклического реверсивного синхронного счетчика 11. Вследствие чего на трех его выходах устанавливается очередное состояние <010> в двоичном формате, которое подается на три адресных входа дешифратора 12, при этом на шести его выходах устанавливается цифровой набор, соответствующий задаваемой комбинации тиристоров 1,2,3. Цифровой набор подается на управляющие входы блока ключей 13, с помощью которых подается управляющее напряжение с генератора импульсов управления 14 одновременно на три тиристора задаваемой комбинации, а именно тиристоры 1, 2, 3 (фиг.1,2). При этом в зависимости от полярности питающего напряжения Uф (фиг.2) открывается и проводит ток либо тиристор 2, присоединенный своим катодом к фазе "c", либо открываются и проводят ток тиристоры 1, 3, присоединенные своими анодами соответственно к фазам "a" и "b" статорной обмотки двигателя 8. В этом случае, как видно из векторной диаграммы МДС, приведенной на фиг.3, положения векторов результирующей МДС F при прохождении тока одной полярности в фазе "c" F-c или токов другой полярности в фазах "a" и "b" Fab совпадают по направлению, т.е. ориентация вектора МДС при заданной комбинации трех тиристоров 1,2,3, на которые подаются управляющие напряжения с генератора импульсов управления 14 через блок ключей 13, также не зависит от полярности питающего напряжения. Ориентация вектора МДС на интервале времени t1 oCt2 отличается от ориентации вектора МДС на интервале 0oCt1 на угол 60 эл. градусов, что соответствует повороту вектора МДС по часовой стрелке за время заданного tинт.When a voltage pulse is applied at time t = 0 from the output of the controlled generator for setting the rotation frequency 10 (Fig. 1) to the input of a cyclic reverse synchronous counter 11, the state <001> in binary format, which is the input address sequence for decoder 12. At the same time, a digital set is supplied to the six outputs of the decoder 12, which is supplied to the control inputs of the block of controlled keys 13, with which a control voltage is supplied from the control pulse generator 14, one three thyristors at a time: two thyristors, for example thyristors 6 and 2 (Fig. 1), one group of switch gates 7 and one thyristor, for example thyristor 1, another group of switch gates 7. Depending on the polarity of the supply voltage U f (Fig. 2) the thyristor 1 connected by its anode to phase "a" opens and conducts current, or the
На следующих интервалах времени t2 oCt3; t3 oCt4; t5 oCt6 циклы переключений тиристоров повторяют аналогично вышеописанным для других комбинаций тиристоров, соответственно для тиристоров 2,3,4; 3,4,5; 5,6,1 (фиг.2) и в каждом очередном цикле ориентация результирующего вектора МДС меняется на 60 эл. градусов относительно предыдущего цикла. Таким образом, через шесть циклов переключений завершается полный оборот результирующего вектора МДС и далее порядок переключений тиристоров повторяют согласно описанному выше, начиная с интервала времени 0oCt1.At the following time intervals t 2 o Ct 3 ; t 3 o Ct 4 ; t 5 o Ct 6 the switching cycles of the thyristors are repeated in the same way as described above for other combinations of thyristors, respectively, for
При длительности интервала времени tинт=T/2•n, соответствующего другим значениям n в пределах от 1 до 10, цикл переключений тиристоров 1-6, описанный для n=2 (фиг.2) в интервалах времени от 0oCt1 до t5 oCt6, повторяют, что позволяют получить соответственно другие более низкие значения частоты вращения вектора МДС. При увеличении tинт до значений, соответствующих n>10, происходит снижение электромагнитного момента, развиваемого двигателем, что приводит к нарушению устойчивого вращения ротора двигателя.When the duration of the time interval t int = T / 2 • n, corresponding to other values of n in the range from 1 to 10, the switching cycle of the thyristors 1-6 described for n = 2 (figure 2) in the time intervals from 0 o Ct 1 to t 5 o Ct 6 , repeat, which allows to obtain, respectively, other lower values of the rotational speed of the vector MDS. As t int increases to values corresponding to n> 10, the electromagnetic moment developed by the motor decreases, which leads to a violation of the stable rotation of the motor rotor.
Следовательно, длительность tинт целесообразно выбирать при значениях n от 1 до 10, так как указанные интервалы обеспечивают достижение наилучшего технического результата.Therefore, the duration t int it is advisable to choose at values of n from 1 to 10, since these intervals ensure the achievement of the best technical result.
Таким образом, предлагаемый способ регулирования скорости асинхронного двигателя обеспечивает возможность получения до 10 значений пониженных скоростей вращения ротора двигателя путем создания устойчиво-вращающегося магнитного поля с заданной частотой вращения, что позволяет значительно расширить диапазон регулирования скорости двигателя. Thus, the proposed method for controlling the speed of an induction motor provides the ability to obtain up to 10 values of reduced rotational speeds of the motor rotor by creating a stably rotating magnetic field with a given speed, which can significantly expand the range of motor speed control.
Предлагаемый способ может найти широкое применение в нефтегазодобывающей и угольной промышленности, где асинхронные электроприводы работают в условиях, не допускающих их полной остановки при отсутствии технологических нагрузок. При этом становится целесообразным переходить на пониженные устойчивые частоты вращения, позволяющие экономить электроэнергию, сократить расход смазки в трущихся частях, соответственно износ оборудования и предотвратить смерзание смазки при низких температурах окружающей среды. The proposed method can be widely used in the oil and gas and coal industries, where asynchronous electric drives operate in conditions that do not allow them to stop completely in the absence of technological loads. At the same time, it becomes expedient to switch to lower stable rotational speeds, which save energy, reduce the consumption of lubricant in the rubbing parts, respectively, wear of equipment and prevent freezing of the lubricant at low ambient temperatures.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96104007A RU2095933C1 (en) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | Method for regulation of induction motor rotation speed |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96104007A RU2095933C1 (en) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | Method for regulation of induction motor rotation speed |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2095933C1 true RU2095933C1 (en) | 1997-11-10 |
RU96104007A RU96104007A (en) | 1997-11-27 |
Family
ID=20177537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96104007A RU2095933C1 (en) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | Method for regulation of induction motor rotation speed |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2095933C1 (en) |
-
1996
- 1996-02-28 RU RU96104007A patent/RU2095933C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Петров Л.П. и др. Асинхронный электропривод с тиристорным коммутатором. - М.: Энергия, 1970, с.56-58. 2. Авторское свидетельство СССР N 845256, кл. H 02 P 7/42, 1981. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4392099A (en) | Starting system for brushless motor | |
US3937974A (en) | Starter-generator utilizing phase controlled rectifiers to drive a dynamoelectric machine as a brushless DC motor in the starting mode with starter position sense variation with speed | |
Pollock et al. | A unipolar converter for a switched reluctance motor | |
EP0916178A1 (en) | Electrical machines | |
CN105207548A (en) | Electronic commutation series excited direct-current motor four-quadrant operation control device and method | |
CA1037557A (en) | Control of rotary-field electric machines | |
CN108880352B (en) | Counter electromotive force balance adjusting device and method for permanent magnet synchronous motor | |
CA1176703A (en) | Method for operating a frequency converter with intermediate dc link for supplying a rotating-field machine | |
RU2095933C1 (en) | Method for regulation of induction motor rotation speed | |
US7388347B2 (en) | Method and inverter for controlling a direct current motor | |
Rim et al. | Variable speed constant frequency power conversion with a switched reluctance machine | |
Vinayaka et al. | Analysis of BLDC motor performance using space vector pulse width modulation | |
RU1831763C (en) | Procedure of three-phase asynchronous motor control by switching windings from "srider" scheme to "delta" scheme and back | |
Moon et al. | Predictive current control for PMSM with consideration of calculation delay | |
Zakeer et al. | The Four Switch Three Phase Inverter Method used for Speed Control of Brushless DC Motor | |
RU2161366C1 (en) | Induction motor speed control method | |
JPH09215102A (en) | Equipment and method for controlling electric car | |
RU200602U1 (en) | ELECTRIC DRIVE WITH CYCLO-CONVERTER | |
Gonna et al. | Control of Two 3-Phase BLDC Motor Drives Using a Five-Leg Inverter | |
RU2017318C1 (en) | Method of forming of three-phase voltage fed to asynchronous motor supplied from single-phase network | |
SU1205247A1 (en) | Method of controlling three-phase a.c.motor in step mode with splitting step | |
Chen et al. | Variable Conduction Mode Control Method to Reduce Torque Ripple for Symmetrical Winding Multi-Phase Brushless DC Motor | |
KR20000018630A (en) | Velocity controlling method of an alternative current motor | |
RU2001500C1 (en) | Method of formation of three-phase voltage fed to asynchronous motor supplied from single-phase network | |
KR20000012554A (en) | encoder system for srm driving |