RU2510125C1

RU2510125C1 - Device to control start and stop of induction motor

Info

Publication number: RU2510125C1
Application number: RU2012134780/07A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Доломанов; Людмила Николаевна Сараева
Original assignee: Юрий Иванович Доломанов
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2014-03-20
Also published as: RU2012134780A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device comprises a setter of parameters, two pulse generators, an AC voltage rectifier, a voltage comparator, a voltage integrator, a width-pulse modulator and serially connected binary pulse counters, a register, a permanent memory device, a pulse shaper, a voltage switch, designed for connection into the circuit of operating voltage of the electric motor.

EFFECT: expansion of functional capabilities of a device, providing for rotation of an anchor of an induction motor in forward and reverse directions, smoothly gaining the specified speed of rotation of the induction motor within the specified time during speed-up and smoothly reducing it at the specified time while braking down.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе прачечных машин.The present invention relates to electrical engineering and can be used in the electric drive of laundry machines.

Известно устройство для управления пуском и остановом асинхронного электродвигателя, содержащее формирователь импульсов, коммутатор напряжения, генератор импульсов, блок синхронизации, три двоичных счетчика импульсов, постоянное запоминающее устройство и RS-триггер (см. описание полезной модели к патенту РФ №31076, кл.7 Н02Р 1/26, 2003 г.). Данное устройство при разгоне и торможении позволяет ступенчато управлять частотой вращения якоря электродвигателя в зависимости от параметров (частота, амплитуда) формируемого напряжения на выходе симисторного коммутатора.A device for controlling the start and stop of an asynchronous electric motor, comprising a pulse shaper, a voltage switch, a pulse generator, a synchronization unit, three binary pulse counters, a read-only memory device and an RS trigger (see utility model description to RF patent No. 31076, cl. 7 H02P 1/26, 2003). This device during acceleration and braking allows you to stepwise control the frequency of rotation of the motor armature, depending on the parameters (frequency, amplitude) of the generated voltage at the output of the triac switch.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для управления пуском и остановом асинхронного электродвигателя, содержащее два генератора импульсов, выпрямитель переменного напряжения, компаратор напряжения, интегратор напряжения, широтно-импульсный модулятор и последовательно соединенные двоичный счетчик импульсов, регистр, постоянное запоминающее устройство, формирователь импульсов и коммутатор напряжения (см. описание изобретения к патенту РФ №2454784).Closest to the proposed invention is a device for controlling the start and stop of an asynchronous electric motor, comprising two pulse generators, an AC voltage rectifier, a voltage comparator, a voltage integrator, a pulse-width modulator and a binary pulse counter, a register, read-only memory, a pulse shaper, and voltage switch (see the description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2454784).

Данное устройство улучшает качество регулирования скорости вращения асинхронного электродвигателя, обеспечивая плавное нарастание или снижение частоты вращения якоря электродвигателя при разгоне и торможении.This device improves the quality of speed control of an induction motor, providing a smooth increase or decrease in the frequency of rotation of the motor armature during acceleration and braking.

Предложенное техническое решение расширяет функциональные возможности устройства, позволяет осуществлять вращение якоря асинхронного электродвигателя в прямом и в обратном направлениях, плавно набирая в заданное время заданную частоту вращения якоря электродвигателя при разгоне и плавно снижая частоту вращения якоря при торможении.The proposed technical solution extends the functionality of the device, allows the rotation of the armature of the induction motor in the forward and reverse directions, gradually gaining at a predetermined time the specified frequency of rotation of the armature of the motor during acceleration and smoothly reducing the speed of rotation of the armature during braking.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для управления пуском и остановом асинхронного электродвигателя, содержащее последовательно соединенные интегратор напряжения, генератор импульсов, двоичный счетчик импульсов, регистр, постоянное запоминающее устройство, формирователь импульсов и коммутатор напряжения, предназначенный для включения в цепь электродвигателя рабочего напряжения, а также выпрямитель переменного напряжения, компаратор напряжения, широтно-имульсный модулятор и второй генератор импульсов, выход которого подключен ко второму входу регистра и к первому входу широтно-импульсного модулятора, второй вход которого соединен с выходом интегратора напряжения и с входом компаратора напряжения, а выход - со следующей адресной шиной постоянного запоминающего устройства, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора напряжения, на второй вход которого подается опорное напряжение, второй вход коммутатора напряжения подключен к выходу выпрямителя переменного напряжения, на вход которого подается сетевое напряжение, введен задатчик параметров, первые выходы которого подключены к входам интегратора напряжения, второй выход - к старшей адресной шине постоянного запоминающего устройства, а вход является входом устройства. Сущность предложенного технического решения представлена функциональной схемой устройства на фиг.1.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for controlling the start and stop of the induction motor, containing a series-connected voltage integrator, a pulse generator, a binary pulse counter, a register, read-only memory, a pulse shaper and a voltage commutator designed to include an operating voltage in the electric motor circuit as well as an AC rectifier, a voltage comparator, a pulse width modulator and a second pulse generator c, the output of which is connected to the second input of the register and to the first input of the pulse-width modulator, the second input of which is connected to the output of the voltage integrator and to the input of the voltage comparator, and the output to the next address bus of the permanent storage device, the control input of which is connected to the output of the comparator voltage, to the second input of which the reference voltage is supplied, the second input of the voltage switch is connected to the output of the AC voltage rectifier, to the input of which the mains voltage is supplied, in Den the parameter setter, the first outputs of which are connected to the inputs of the voltage integrator, the second output is connected to the highest address bus of the permanent storage device, and the input is the input of the device. The essence of the proposed technical solution is presented by the functional diagram of the device in figure 1.

Устройство для управления пуском и остановом асинхронного электродвигателя содержит вход 1, задатчик 2 параметров, интегратор 3 напряжения, генераторы 4 и 5 импульсов, компаратор 6 напряжения, двоичный счетчик 7 импульсов, регистр 8, широтно-импульсный модулятор 9, постоянное запоминающее устройство 10, формирователь 11 импульсов, выпрямитель 12 переменного напряжения, транзисторный коммутатор 13 напряжения, подаваемого на обмотки асинхронного электродвигателя 14.A device for controlling the start and stop of an induction motor contains an input 1, a parameter setter 2, a voltage integrator 3, 4 and 5 pulse generators, a voltage comparator 6, a binary pulse counter 7, a register 8, a pulse-width modulator 9, read-only memory 10, a shaper 11 pulses, a rectifier 12 of an alternating voltage, a transistor switch 13 of the voltage supplied to the windings of an induction motor 14.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После включения питания устройства на выходе компаратора 6 напряжения устанавливается сигнал низкого уровня, который поступает на управляющий вход постоянного запоминающего устройства 10 и запрещает подачу сигналов на шины данных постоянного запоминающего устройства. Задатчиком 2 параметров работы асинхронного электродвигателя предварительно задается направление, частота вращения якоря и время разгона и торможения электродвигателя. При этом на старшую адресную шину постоянного запоминающего устройства 10 с выхода задатчика 2, в зависимости от заданного направления вращения якоря электродвигателя последует сигнал высокого или низкого уровня. На первом входе интегратора 3 напряжения устанавливается параметр, определяющий заданное время разгона и торможения якоря электродвигателя. При подаче на вход 1 устройства постоянного сигнала высокого уровня с выхода задатчика 2 параметров на второй вход интегратора 3 напряжения последует заданное значение напряжения, соответствующее рабочей частоте вращения якоря электродвигателя. На выходе интегратора 3 напряжения происходит линейное нарастание напряжения. При достижении значения напряжения уровня опорного напряжения Uoп выход компаратора 6 напряжения переключится на сигнал высокого уровня, который снимет запрет подачи сигналов на шины данных постоянного запоминающего устройства. В процессе нарастания напряжения на выходе интегратора напряжения со значения Uoп до заданного задатчиком 2 с выхода широтно-импульсного модулятора 9 с частотой тактовых импульсов генератора 5 на шину адреса следуют импульсы, длительности которых прямо пропорциональны величинам изменяющего напряжения на выходе интегратора напряжения и определяеют величины питающего обмотки двигателя напряжения. По достижении заданного напряжения на выходе интегратора напряжения длительность импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора 9, а следовательно, и значение питающего электродвигатель напряжения примут постоянное значение.After turning on the power of the device, a low level signal is established at the output of the voltage comparator 6, which is fed to the control input of the read-only memory 10 and prohibits the supply of signals to the data buses of the read-only memory. The controller 2 parameters of the asynchronous motor is pre-set direction, rotation speed of the armature and the time of acceleration and deceleration of the motor. At the same time, a high or low level signal will follow on the senior address line of the permanent storage device 10 from the output of the setter 2, depending on the specified direction of rotation of the motor armature. At the first input of the voltage integrator 3, a parameter is set that determines the specified time for acceleration and braking of the motor armature. When applying to the input 1 of the device a constant high-level signal from the output of the setter 2 parameters to the second input of the voltage integrator 3 will follow the set voltage value corresponding to the operating frequency of rotation of the motor armature. The output of the integrator 3 voltage is a linear increase in voltage. When the voltage value of the reference voltage level U0 is reached, the output of the voltage comparator 6 will switch to a high level signal, which will remove the prohibition of supplying signals to the data buses of the permanent storage device. In the process of increasing the voltage at the output of the voltage integrator from the value of Uoop to the value set by the master 2 from the output of the pulse-width modulator 9 with the frequency of the clock pulses of the generator 5, the pulses whose durations are directly proportional to the changing voltage at the output of the voltage integrator follow motor voltage. Upon reaching the specified voltage at the output of the voltage integrator, the pulse duration at the output of the pulse-width modulator 9, and hence the value of the voltage supplying the electric motor, will take a constant value.

Двоичный счетчик 7 импульсов, период отсчета которого кратен периоду следования формируемого для обмоток асинхронного электродвигателя переменного напряжения, отсчитывает импульсы генератора 4, управляемого напряжением. Частота этих импульсов изменяется прямо пропорционально изменению величины напряжения на выходе интегратора напряжения и определяет частоту питающего электродвигатель переменного напряжения. Двоичный счетчик 7 импульсов оцифровывает период следования формируемого для обмоток электродвигателя переменного напряжения и на своих выходах устанавливает последовательность параллельных кодовых комбинаций, которые положительными фронтами импульсов тактового генератора 5 записываются на разряды регистра 8 и синхронно считываются на адресные шины постоянного запоминающего устройства 10. Каждому коду адреса соответствуют данные, заранее записанные в постоянное запоминающее устройство. В память постоянного запоминающего устройства заранее записана информация, которая считывается на шины данных в виде последовательностей импульсов, длительность которых изменяется по синусоидальному закону. Эта последовательность импульсов через формирователь 11 импульсов поступает на входы коммутатора 13 напряжения и управляет преобразованием постоянного напряжения, подаваемого с выхода выпрямителя 12 напряжения, в переменные напряжения по трем фазам, сдвинутым друг относительно друга на 120 электрических градусов. Выпрямитель 12 переменного напряжения преобразует переменное сетевое напряжение в постоянное. Направление чередования фаз определяется уровнем сигнала на старшей адресной шине постоянного запоминающего устройства 10, в память которого заранее записывается соответствующая информация. После снятия с входа 1 устройства напряжения высокого уровня с входа интегратора напряжения также снимется заданное значение напряжения и на выходе интегратора напряжения происходит плавное убывание значения напряжения, что приводит к уменьшению длительности импульсов широтно-импульсного модулятора и выходной частоты генератора, управляемый напряжением. При достижении напряжения на выходе компаратора ниже уровня опорного напряжения Uoп выход компаратора переключится на сигнал низкого уровня и подача напряжения на обмотки электродвигателя прекратится. Разгон и торможение устройства в заданном направлении до заданной частоты вращения якоря электродвигателя осуществляется плавным нарастанием и убыванием частоты и величины питающего обмотки асинхронного электродвигателя напряжения в соответствии с параметрами заданными задатчиком 2. Время разгона и торможения также задается задатчиком 2.The binary counter 7 pulses, the reference period of which is a multiple of the period following the generated for the windings of an asynchronous AC motor, counts the pulses of the generator 4, controlled by voltage. The frequency of these pulses varies in direct proportion to the change in the voltage value at the output of the voltage integrator and determines the frequency of the alternating voltage supplying the electric motor. The binary counter 7 pulses digitizes the repetition period of the alternating voltage generated for the motor windings and, at its outputs, establishes a sequence of parallel code combinations that are written on the bits of register 8 by the positive edges of the pulses 5 and are synchronously read on the address buses of the permanent storage device 10. Each address code corresponds to data pre-recorded in read-only memory. Information in the memory of the permanent storage device is pre-recorded which is read onto the data buses in the form of pulse sequences, the duration of which varies according to a sinusoidal law. This pulse train passes through the pulse shaper 11 to the inputs of the voltage switch 13 and controls the conversion of the constant voltage supplied from the output of the voltage rectifier 12 into alternating voltages in three phases shifted by 120 electrical degrees from each other. An AC voltage rectifier 12 converts the ac mains voltage to direct. The direction of the phase rotation is determined by the signal level on the senior address bus of the read-only memory 10, in the memory of which the corresponding information is recorded in advance. After removing a high-level voltage from input 1 of the device, the voltage setpoint is also removed from the input of the voltage integrator and the voltage integrator gradually decreases in voltage, which leads to a decrease in the pulse width of the pulse-width modulator and the output frequency of the generator, controlled by voltage. When the voltage at the output of the comparator is below the level of the reference voltage Uo, the output of the comparator will switch to a low signal and the voltage supply to the motor windings will stop. Acceleration and deceleration of the device in a given direction to a given frequency of rotation of the motor armature is carried out by smoothly increasing and decreasing the frequency and magnitude of the supply winding of the asynchronous voltage motor in accordance with the parameters specified by the setter 2. The acceleration and deceleration time is also set by the setter 2.

Использование предложенного устройства для управления пуском и остановом асинхронного электродвигателя, например, в составе привода прачечных машин в сравнении с аналогом позволяет организовать разные режимы работы стирально-отжимной машины при стирке (реверсное вращение барабана), при раскладке и отжиме белья (повышенная скорость вращения барабана) использовать в приводах центрифуги с разными массами загрузки белья (различное время разгона и торможения).Using the proposed device for controlling the starting and stopping of an asynchronous electric motor, for example, as part of a laundry machine drive, in comparison with an analogue, it is possible to organize different operating modes of the washing and squeezing machine during washing (reverse rotation of the drum), when laying out and spinning the laundry (increased speed of rotation of the drum) use in centrifuge drives with different laundry loading masses (different acceleration and braking times).

Claims

A device for controlling the start and stop of an asynchronous electric motor, comprising a series-connected voltage integrator, a pulse generator, a binary pulse counter, a register, a read-only memory, a pulse shaper and a voltage commutator designed to include an operating voltage in the electric motor circuit, as well as an alternating voltage rectifier, a comparator voltage, pulse-width modulator and a second pulse generator, the output of which is connected to the second input of the register and to the first input of the pulse-width modulator, the second input of which is connected to the output of the voltage integrator and to the input of the voltage comparator, and the output to the next address bus of the permanent storage device, the control input of which is connected to the output of the voltage comparator, to the second input of which the reference voltage is supplied, the second input of the voltage switch is connected to the output of the AC voltage rectifier, the input of which is supplied with a mains voltage, characterized in that a parameter setter is introduced into the device ditch, the first outputs of which are connected to the inputs of the voltage integrator, the second output is to the senior address bus of the read-only memory device, and the input is the input of the device.