Патент ссср 155527

Патент ссср 155527

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

¹ 155527

Класс Н 02р; 21с, 59„

СССР, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа Лв 9!

Б. Э. Коц

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Заявлено 31 мая 1962 г. за ¹ 780616, 24-? в Комитет по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене нзобрстений и товарнык знаков» № 13 за 1963 г. (с присоединением заявки ¹ 784645 27-7 от 30 гноня 1962 г.)

Для управления электрическим шаговым двигателем известны устройства, выполненные на тиратронах, в анодные цепи которых включены коммутационные конденсаторы и активные сопротивления.

С целью улучшения характеристики двигателя, управляемого с помощью такого устройства, предлагается обмотки статора этого двигателя разделить на две части и параллельно одной части обмоток и части анодных сопротивлений включить форсировочные конденсаторы.

Увеличение приемистости двигателя, т. е. количества импульсов, Которые шаговый электродвигатель может отработать с места, не пропустив ни одного импульса, достигается в соответствии с изобретением путем включения параллельно форсировочным конденсаторам разрядных тиратронов, открывающихся в момент спадания тока в соответствующей фазе.

На фиг. 1 и 2 приведены принципиальные электрические схемы двух вариантов предлагаемого устройства.

В устройство, показанное на фиг. 1, входят: „ п Вз — выпрямители, RII, RI . RI и R I, Жв, R>: — анодные сопротивления, c,i, с, и С„а — коммутационные конденсаторы, С„», Св)г и С -,а — форсировочиые конденсаторы, ТС,, ТС,, ТСз — тиратроны.

Обмотки 1, 11, IП шагового двигателя разделены на две части— рабочие обмотки OPI, ОР, ОРз и пусковые обмотки ОП,, ОПв и ОП,.

Указанные обмотки pBcIIo )orI(I HHI HH одиH. (11 TI x )I(e пo 110сах и BI(д1oчены последовательно.

Для нормальной работы трехстаторного шагового электродвигателя необходимо, чтобы ток проходил по его обмоткам в очередности 1 — П—

111 — 1 — !1 — 1!1 и т. д. или 1 — !Il — II — 1 — lll — II и т. д. В результате

X" 155527 указанных переключений обмоток ротор электродвигателя вращается по или против часовой стрелки. Переключение обмоток осуществляется тиратронами (их сеточные цепи управления на чертеже не показаны).

Загорание каждого последующего тиратрона вызывает погасание ранее включенного тиратрона. Это осуществляется вследствие разряда коммутационных конденсаторов С „и С,, С через включаемый тиратрон, в результате чего резко падает напряжение на аноде ранее включенного тиратрона, и последний гаснет.

Форсировочные конденсаторы С „С@ и С ускоряют процесс нарастания тока в обмотках статора электродвигателя, что позволяет получить от последнего лучшие характеристики.

При работе шагового электродвигателя его обмотки переключаются с большой частотой (от десятков до сотен переключений в секунду) и, следовательно, время непрерывного прохождения тока по каждой обмотке исчисляется сотыми и даже тысячными долями секунды. Время непрерывного прохождения тока по обмотке (время одного импульса) складывается пз двух частей — времени переходного процесса и времени, в течение которого ток имеет установившееся значение. При увеличении частоты тиратроны переключают обмотки двигателя, хотя токи в них не успевают достигнуть установившегося значения. Это значит, что по мере увеличения частоты уменьшается средний ток, проходящий по обмоткам двигателя.

Так как момент, развиваемый трехстаторным шаговым электродвигателем, пропорционален квадрату тока, то при какой-то определенной частоте момент падает настолько, что двигатель останавливается.

Частота, при которой происходит остановка двигателя, носит название максимальной частоты.

Для увеличения момента шагового двигателя, максимальной частоты и приемистостп необходимо уменьшить время переходного процесса. С этой целью в устройстве применены форсировочные конденсаторы С0,, Сф и С г, которые прп включении тиратронов ТС,, ТС, и ТС обеспечивают значительный всплеск тока в пусковой обмотке. Время этого всплеска зависит от пндуктивности пусковой обмотки.

Так как число витков пусковой обмотки невелико (примерно 1а— /6 часть общих витков), то индуктивность пусковой обмотки составляет /9 — /3, часть общей индуктивности обмотки. Обладая малой индуктивностью, пусковая обмотка обеспечивает кратковременность указанного всплеска.

При изменении тока в пусковой обмотке в пей наводится противодействующая э. д. с., равная

Е, Ch (Й где /.„- — индуктивность пусковой обмотки и -- скорость изменения сй тока в ней.

Пусковую и рабочую обмотки можно рассматривать как две обмотки автотрансформатора. Поэтому величина э. д. с. рабочей об vtOTKH определяется соотношением:

Wp

Ер — Еп

П где Wр — число витков рабочей обмотки и F число витков пусковой обмотки.

При возрастании тока в пусковой обмотке э. д. с. Ер направлена против напряжения питающей сети, однако она не может вызвать про¹ )5552/ текание обратного тока в рабочей обмотке, так как этот препятствует вентиль (В1, В или Вз).

При спадании тока в пусковой обмотке э. д.с. Е рабочей обмотки изменяет знак и действует согласно с напряжением питающей сети.

Это обеспечивает эффективное нарастание тока в рабочей обмотке, а следовательно, приводит к уменьшению переходного процесса.

При погасании тиратрона форсировочные конденсаторы, разряжаясь через рабочие обмотки, вызывают затягивание спадаги1я в них тока до нуля.

При включении последуIощей обмотки ток в ранее включеннои обмотке создает тормозной момент и, следовательно, крутизна заднего фронта также влияет на момент шагового электродвигателя. Время спадания тока в обмотке зависит и от величины коммутационных конденсаторов CI, С„р и CÄÄ, ток перезарядки 1 .Оторых также проходllт через обмотки шагового двигателя.

Применение форсировочных конденсаторов Cqi(, C(ji и С,:,; позволяет уменьшить величину коммутационных конденсаторов. Поэтому при определенной величине форсировочных конденсаторов можно получить крутой передний фронт тока, а задний фронт не хуже, чем в схемах без применения форсировочных конденсаторов.

Крутизна заднего фронта ограничивает величину форсировочных конденсаторов и, следовательно, ограничивается и энергия, которую можно дополнительно ввести в обмотку. Эта энергия равна:

Г= где U,), — максимальное напряжение на обкладках форсирово шого конденсатора и Сф — емкость форсировочного конденсатора.

Устройство, показанное la фиг. 2, отличается от описанного устройства применением разрядных тиратронов TP,, TP и ТР,, включенных последовательно с соответствующими сопротивлениями r,, r, r:,, IIapaëлельно форсировочным конденсаторам C I, C„-r и C,;ä (сеточн!!е цепи этих тиратронов также не показаны).

При спадании тока в фазе и погасании соответствующего тиратрона TCl, TC., ТСЗ подается импульс на зажигание соответствующего разрядного тиратрона. Так, при погасании тиратрона ТС, зажигается разрядный тиратрон ТР„при погасании тиратрона ТС зажигается разрядный тиратрон ТР2, при погасании тиратрона ТС; зажигается разрядный тиратрон ТР,. Через разрядные тиратроны происходит разряд форсировочных конденсаторов. По мере разряда каждого из этих конденсаторов падает напряжение на его обкладках и при уменьшении этого напряжения ниже напряжения горения тиратрона происходит автоматическое погасание разрядного тиратрона.

Применение разрядных тпратронов уменьшает время спадания тока в рабочих обмотках, в результате чего уменьшается вредный тормозной момент, и позволяет выбрать необходимую величину форсировочных конденсаторов и добиться крутого переднего фронта, не вызывая ухудшения заднего фронта тока.

Этим обеспечивается увеличение вращающего момента,-приемистости и максимальной частоты шагового двигателя.

Предмет изобретения

1. Устройство для управления электрическим шаговым двигателем, выполненное на тиратронах с применением коммутационных конденса. торов и активных сопротивлений, включенны в анодные цепи, отл и¹ 155527 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения характеристик двигателя, обмотки статоров выполнены разделенными на две части и параллельно одной части обмоток и части анодных сопротивлений включены форсировочные конденсаторы.

2. Устройспво по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения приемистости двигателя, параллельно форсировочным конденсаторам включены разрядные тиратроны, открывающиеся в момент спадания тока в соответствующей фазе.

Приоритет по п. 1 от 31 мая 1962 г., по п. 2 — от 30 июня 1962 г. № 155527

Составитель В. Сольн

Техред А. Камышникова Корректор Т. В. Муллина

Редактор Е. Семанова

Типография, Москва, ул. Фр. Энгельса, 46

Л-13 Поди. к печати 5Дг1П 1063 г. Формат бум. 70 .;108 )нз. Объем 0,35 нзд, л.

Заказ 845. Тирана 1227. Цснг 4 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам:изобретений и открытпш СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4