устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя

Формула изобретения

Устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя, содержащее коммутатор, трансформатор тока и трансформатор напряжения, включенные в статорную цепь асинхронного электродвигателя, и усилитель, отличающееся тем, что в него введены два выпрямителя, согласующее устройство, масштабный резистор и резисторная оптопара, причем выход трансформатора тока подключен к входу первого выпрямителя, выход которого через согласующее устройство подключен к фотодиоду резисторной оптопары, выход у трансформатора напряжения подключен к входу второго выпрямителя, выход которого через масштабный резистор подсоединен к входу усилителя, в цепь обратной связи которого подключен фоторезистор резисторной оптопары, выход усилителя через пороговое устройство подсоединен к входу коммутатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу, и может быть использовано для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя.

Известно устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя, содержащее коммутатор, трансформатор напряжения и трансформатор тока, включенные в статорную цепь электродвигателя, фазовращатель, соединенный с трансформатором тока, причем выход трансформатора напряжения подключен к первым входам формирователя временного интервала, фазовременного преобразователя и к входу задатчика уровня, выход которого подсоединен ко второму входу формирователя временного интервала, выход фазовращателя соединен со вторым входом фазовременного преобразователя, выход которого соединен с первым входом схемы “И”, второй вход которой подключен к выходу формирователя временного интервала, а выход схемы “И” подключен к входу триггера, выход которого соединен с входом коммутатора [1].

Недостатками указанного устройства являются низкая надежность и невысокая точность, обусловленные его сложностью.

Известно устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя, содержащее коммутатор, трансформатор напряжения и трансформатор тока, включенные в статорную цепь электродвигателя, три формирователя импульсов, преобразователь переменного напряжения в постоянное, два интегратора, элемент ИЛИ-НЕ, два RS-триггера и пороговый элемент, причем выход фазовращатель через первый формирователь импульсов соединен с S-входом первого RS-триггера и с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход трансформатора напряжения соединен с входом второго формирователя импульсов и через преобразователь переменного напряжения в постоянное - с первым входом третьего формирователя импульсов, выход второго формирователя импульсов через первый интегратор подключен ко второму входу третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с S-входом второго RS-триггера и со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с R-входами первого и второго RS-триггеров, выходы которых соединены с первым и вторым входами второго интегратора, выход которого через пороговый элемент соединен с входом коммутатора [2].

Недостатками указанного устройства являются низкая надежность и невысокая точность ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя, обусловленные его сложностью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя, содержащее коммутатор, трансформатор тока и трансформатор напряжения, включенные в статорную цепь электродвигателя, фазовращатель, соединенный с трансформатором тока, два ограничителя, схему сравнения и усилитель, причем выходы трансформатора напряжения и фазовращателя подключены соответственно к входам первого и второго ограничителей, выходы которых подсоединены к первому и второму входам схемы сравнения соответственно, выход которой через усилитель подключен к входу коммутатора [3].

Однако указанное устройство имеет низкую помехозащищенность и невысокую точность, которые определяются формой и амплитудой сигналов на выходе фазовращателя и трансформатора напряжения, параметрами ограничителей, колебанием напряжения питания электродвигателя.

Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства, лишенного вышеперечисленных недостатков. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение точности и надежности ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя путем использования информации о потребляемой активной мощности, прямо пропорциональной крутящему моменту на валу электродвигателя, а также повышение помехозащищенности устройства благодаря введению оптической связи (резисторной оптопары).

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя, содержащее коммутатор, трансформатор тока и трансформатор напряжения, включенные в статорную цепь электродвигателя, и усилитель, введены два выпрямителя, согласующее устройство, масштабный резистор и резисторная оптопара, причем выход трансформатора тока подключен к входу первого выпрямителя, выход которого через согласующее устройство подключен к фотодиоду резисторной оптопары, выход трансформатора напряжения подключен к входу второго выпрямителя, выход которого через масштабный резистор подсоединен к входу усилителя, в цепь обратной связи которого подключен фотодиод резисторной оптопары, выход усилителя через пороговое устройство подсоединен к входу коммутатора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя отличается тем, что в него введены два выпрямителя, согласующее устройство, масштабный резистор и резисторная оптопара, причем выход трансформатора тока подключен к входу первого выпрямителя, выход которого через согласующее устройство подсоединен к фотодиоду резисторной оптопары, выход трансформатора напряжения подключен к входу второго выпрямителя, выход которого через масштабный резистор подсоединен к входу усилителя, в цепь обратной связи которого подключен фотодиод резисторной оптопары, выход усилителя через пороговое устройство подключен к входу коммутатора.

Таким образом, заявляемое устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя соответствует критерию “новизна”.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию “изобретательский уровень”.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя.

Устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя содержит асинхронный электродвигатель 1, трансформатор напряжения 2, трансформатор тока 3, выпрямители 4, 7, согласующее устройство 5, резисторную оптопару 6, масштабный резистор 8, усилитель 9, пороговое устройство 10 и коммутатор 11.

Электродвигатель 1 через трансформатор тока 3 и коммутатор 11 включен в трехфазную питающую сеть, к двум фазам которой подключен трансформатор напряжения 2. Выход трансформатора тока 3 через первый выпрямитель 4 подсоединен к входу согласующего устройства 5. Выход согласующего устройства 5 подключен к выводам фотодиода оптопары 6. Выход трансформатора напряжения 2 подсоединен к входу второго выпрямителя 7. Выход второго выпрямителя 7 через масштабный резистор 8 подключен к входу усилителя 9, в цепь обратной связи которого подсоединен фоторезистор оптопары 6. Выход усилителя 9 через пороговое устройство 10 подсоединен к входу коммутатора 11.

Устройство для ограничения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя работает следующим образом. На выходах выпрямителей 4 и 7 снимаются выпрямленные напряжения, значения которых зависят от величины потребляемого электродвигателем тока и напряжения питания соответственно. Напряжение с выхода выпрямителя 4 подается на вход согласующего устройства 5. На фиг.2 приведена схема электрическая принципиальная согласующего устройства 5. Согласующее устройство 5 обеспечивает работу резисторной оптопары 6 на линейном участке характеристики. От источника питания через светодиод резисторной оптопары 6 задается некоторый начальный ток, благодаря чему рабочая точка характеристики оптопары выводится на линейный участок. Выходное напряжение согласующего устройства 5 поступает на фотодиод оптопары 6, изменения светого потока которого изменяют сопротивление фоторезистора оптопары R _on согласно выражению

где К₃, К₄, К₅, К ₆ - коэффициенты передачи трансформатора тока 3, выпрямителя 4, согласующего устройства 5, резисторной оптопары 6 соответственно; I_m – амплитуда потребляемого электродвигателем тока. Выпрямленное напряжение постоянного тока с выхода выпрямителя 7 через масштабный резистор 8 поступает на вход усилителя 9 (используется операционный усилитель), выходное напряжение которого изменяется согласно выражению

где К₂, К₇, K₉ - коэффициенты передачи трансформатора напряжения 2, выпрямителя 7, операционного усилителя 9 соответственно; U_m - амплитуда напряжения питания электродвигателя,

С учетом (1) и (3) выражение (2) имеет вид

где

Выражение (4) показывает, что на выходе усилителя 9 снимется напряжение, пропорциональное среднему за период значению потребляемой мощности, прямо пропорциональной крутящему моменту на валу электродвигателя. С выхода операционного усилителя 9 напряжение подается через пороговое устройство 10 на вход коммутатора 11. Если крутящий момент на валу электродвигателя больше момента заданного, то на выходе порогового устройства 10 появляется сигнал, который подается на коммутатор 11 на отключение электродвигателя.

Введение новой совокупности признаков позволяет повысить точность и надежность ограничения крутящего момента на валу электродвигателя, благодаря использованию сигнала о потребляемой активной мощности, прямо пропорциональной крутящему моменту на валу электродвигателя, а введение в устройство оптической связи (резисторной оптопары) позволяет повысить помехозащищенность устройства.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания

1. Авторское свидетельство СССР №817955, Кл. Н 02 Р 5/28, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР №1056351, Кл. Н 02 Р 5/28, 1982.

3. Патент Швеции №376128, Кл. H 02 h 7/085, 1976 (прототип).

4. Иванов В.И., Аксенов А.И., Юшин А.М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1984.