Патент ссср 155214
Иллюстрации
Реферат
Класс Н 02р; 21с, 59тв 155214
" "t т щ 1ц. и
) .;;1 т1 11ТНсы - :И tFQ.. -1 г: .1нптL„СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Подписная группа Л 91
О. А. Коссов и В. В. Цоканов
БЕСКОЛЛЕКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА
Заявлено 16 января 1962 г. за Х 760328/24-7 в Когинтет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Опубликовано в «Бюллетене изобретений и товарш|: знаков» М 12 за 1963 г.
Электропривод постоянного тока отличается хорошими регулирующими свойствами, но очень сложен и недостаточно надежен в работе из-за наличия коллектора.
При частотном управлении скоростью двигателей переменного тока необходимо одновременно регулировать частоту и напряжение. Законы регулирования и устройства управления в ряде случаев сложны. Поэтому предлагается система электропривода с синхронным двигателем, в которой использован транзисторный инвертор, коммутируемый принудительно в функции угла поворота ротора. Частота на выходе инвертора определяется скоростью вращения двигателя и, следовательно, задача регулирования скорости решается только изменением напряжения на входе инвертора. По регулировочным свойствам система эквивалентна электроприводу постоянного тока.
Регулирование осуществляется при помощи узла управления, содержащего релейный блок и управляемого датчиком угла поворота ротора электродвигателя.
Сущность настоящего изобретения в следующем.
Релейный блок составлен из трех полупроводниковых реле — по одному на каждую пару последовательно включенных силовых транзисторов. Д,15I осуществления работы последних в противофазе использоВ3Н H Ho:!1oI BTQ IbHbIH TP3H3HcToP, i70. I1 7Io JEHH É эмиттеРом к 110,10IIiHтельному полюсу источника питания, коллектором через сопротивление к отрицательному полюсу, а базой — тоже через сопротивление — к участку силовой цепи между двумя транзисторами. В случае питания инвертора от нерегулируемого источника тока узел управления допол№ ) 552)q няется широтно-импульсным модулятором, выходные цепи которого включены последовательно с переходами эмиттер — база силовых транзисторов, присоединенных к положительному полюсу источника питания.
Такое выполнение электропривода позволяет регулировать скорость электродвигателя от нуля и упростить элементы схемы и всего узла управления в целом за счет осуществления блокировки между кя:кдыми двъ мя транзисторами моста.
На фиг. I изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого элсктропривода; на фиг. 2 — схема цепей управления одной пары силовых транзисторов. Приняты следующие обозначения: РОПТ— регулируемый источник постоянного тока, ПИ вЂ” полупроводниковый инвертор, состоящий из трех пар транзисторов Т, — Т,, Т, — Т, Т",—
Т"., СД вЂ” синхронный двигатель, ДП вЂ” датчик угла поворота ротора электродвигателя (наприх!ер, индуктивный), Р! — Р— Р;! — полупроводниковые реле узла управления.
Для того чтобы скорость можно было регулировать с нуля, статорные обмотки синхронного двигателя СД включены на выход бестрансформаторного полупроводникового инвертора ПИ, выполненного по известной трехфазной мостовой схеме.
Сигналы датчика ДП поступают на вход полупроводниковых реле, которые управляют коммутацией силовых транзисторов. Применение полупроводниковых реле позволяет регулироьать скорость двигателя
СД с нуля при постоянном базовом токе силовых транзисгоров. Поочередно включаемые реле коммутируют напряжение на обмотках статора, поэтому в машине возникает вращающееся поле, увлекающее за собой ротор. При это Ä! ротор не может выпасть из синхронизма, та1(кяк Очередное переключение транзисторов инвертора произойдет только после того, как ротор повернется на соответствук>ший угол.
Установившееся значение скоросги имеет место при равенстве 13lIpk!H
Принципиально необходимы шесть реле, управляющих транзисторяыи мостОВОЙ схемы, Однако IlpH этом усложняется дятчи1< ГГО. 10жения и ухудшаются условия коммутации. Поэтому предлагается применить
o 70KHpoBK) мен(ду кажды !11 JB) Elk! транзистора>!и >!Оста, Вк 710чеHI!bIMH
1!!ежд! !70.70H
На фиг, 2 показаны цепи управления одной пары силовых транзисторов Т1 и Т9. Цепи запирающего смещения, выполненные на диодах, l1 k!KTHpOll. ) Гсто и!Ики L I H Ь ОбеCIIe IHBBIOT TOKH 033 Тр3нзисторов Т1 и Т при их включении.
Включение транзистора Т осуществляется в функции положения ротора СД (ф!!г. !) сигналом I,, через полупрозодниковое реле !
<ыпо7ненное IIB транзистора,; Т;1, Т4 по известной схеме.
Если транзистор Т вк.7!Очен, то вспомогательный транзистор Т; также находится в области насыщения, так как цепь эмиттер — база этого транзистора включена на напряжение У„через сопротивление rq.
При этом цепь базы транзистора Т6 закорочена, и в коллекторной цепи его не может тс lb ток. Поэтому транзистор Т! заперт положительным смещением. Если реле РГ запрет транзистор Т, то теряет возбуждение
H база Т5. Поэтому через сопротивлан le r. и r,; от источника с)„включается транзистор Т;. За счет паденГ11! напряжения на !,,Источ!!Ик питания Ь.> Вк, 110 !яст 7якл<е Гряпзис70!7 I I. Следовят ;Ibllo, при вклю IсннО !
¹ 155214 транзисторе Т заперт Т,, и наоборот. Между Т! и Т необходимо включить диод Да, чтобы Т5 не включался через нагрузку R„, например фазу А. Сигналы, подаваемые в цепи управления двух других пар транзисторов, сдвинуты по фазе на 120" и nììóòèðóþò через реле P,, P, P,, (фиг. 1) транзисторы мостовой схемы в такой последовательности, которая обеспечивает возникновение вращающегося магнитного поля в машине. Цепи смещения и включения транзисторов Т, — Т, питаются от общего маломощного преобразователя постоянного тока.
Наличие блокироВки межд сн:IO!IbDIII транзисторамн, Вклlоченными между плюсом и минусом источника питания, упрощает датчик положения ротора и позволяет уменьшить число коммутирующих реле.
В ряде случаев можно упростить электропривод в целом, обеспечив изменение напряжения на двигателе в самом инверторе прн питании от нерегулируемого источника напряжения U„. Для этой цели напряжение Ug, включающее транзисторы Т,, Т,, Т"1, следует брать с выхода широтно-импульсного модулятора,"!!. Тогда в паузе между импульсами все транзисторы, присоединенные к плюсу U„, запираются смещен1!ем, и источни! Ь „Отключается От нагрузки. Изменяя ширину импульсов, можно регулировать среднее (за полупериод) напряжение на выходе инвертора.
Подключение двигателя к инвертору можно осуществить и через последовательные конденсаторы.
Настоящее изобретение позволяет на базе синхронного двигателя, питающегося от источника постоянного тока, получить бесконтактный электропривод с регулировочными свойствами, не уступаюшимп приводу постоянного тока.
Предмет изобретения
1. Бесколлекторный электропривод постоянного тока, состоящий из синхронного электродвигателя, трехфазного мостового ннвертора на полупроводниковых триодах (транзисторах) и узла управления, содержащего релейный блок и управляемого датчиком угла поворота .ротора —.лектродвигателя, с Т;1 н ча ю щ !f и с 5 тем, что, с целью регулирования скорости машины от нуля и упрощения узла управления 11 элементов схемы, релейный блок составлен из трех полупроводниковых реле — по
ОднОл1 If3 кажду!0 113р! пос;IедОВатель!!О Вкл10ченных силовых Tp3113!Iсторов, для осушествления работы которых в противофазе применен вспомогательный транзистор, подключенный эмиттером к положительному полюсу источника питания и коллектором через сопротньление — к отрицательному полюсу, а базой — тоже через сопротивление — к участку силовой цепи мен ду двумя транзисторами.
2. Электропривод по п. 1 с нерегулируемым источником питания, отл и ч а ю щ ий с я тем, что для регулирования выходного напряжен!!я инвертора применен широтно-импульсньш модулятор, выходные цепи которого включены последовательн1о с переходами эмиттер — база силовых транзисторов, присоединенных к положительному полюсу источника питания.
_#_0 155214 египт пи
Фиа l
ЛЛЛ. (т и2 .7
Составитель И. Городинский
Редактор П. А. Вербова Гехред В. П. Краснова
Корректор P. Рамазанов
ГIодп. к печ. 25/VIII — 63 г. Формат бум, 70 Q 108>/1а Объем 0,35 изд. л.
Зак. 2178/15 Тираж 1250
ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4.
Типография, пр. Сапунова, 2.