Устройство для импульсного управления электродвигателем постоянного тока

Устройство для импульсного управления электродвигателем постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(61) дополнительное к авт. саид-ву (22) Заввлено 26.1275 (23) 2305032/24 "07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 110279. Бюллетень № 6

Дата опубликований описании 1502.79 (5)) М. Кл.

Н 02 P 5/06

Н 02 P 5/16

Государствеииый комитет

СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 621,316. .718 (088.8) (72) Авторы изобретений A.Н.Пискарев, A.H.Èãíàr÷åíêo и А.М.Коровкин (71) Заивитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИИПУЛВСНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИ ATEJIEN ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электропривода и может быть использовано в системах нереверсивного электропривода и следящих системах постоянного тока с импульсным управлением.

Известны устройства для импульсного управления электродвигателями постоянного тока методом последовательной коммутации.

Устройства с последовательной коммутацией имеют существенные преи" мущества по сравнению с устройствами, реализующими метод параллельной коммутации, поскольку в устройствах с последовательной коммутацией рабочие процессы в нагрузке протекают в значительной мере независимо оТ электромагнитных процессов в коммутирующих цепях, обеспечивая тем самым более широкий диапазон регулирования и лучшую перспективу применения последовательной коммутации в устройствах управления электродвигателями постоянного тока.

Однако устройствам с последовательной коммутацией присущ ряд недостатков, обусловленных особенностями их схем. Так, устройства, описанные в (11 содержат один силовой тиристорный ключ, для выключения которого используется зарядный дрос=ель и индуктивно-емкостной контур с трансформаторной связью. Вторичная обмотка трансформатора в таком устройстве включена последовательно с силовым тиристором. Заряд коммутирующего конденсатора в гасящем устройстве осуществляется через линейный дроссель и диод, а перезаряд" через обмотку трансформатора гасящего устройства и вспомогательный тиристор.

Коммутирующий конденсатор пере заряжается в колебательном режиме.

Энергия, накопленная в конденсаторе, пропорциональна току нагрузки в момент коммутации. Этот эффект накопления энергии в колебательном контуре обуславливает хорошую статическую и динамическую способность устройств импульсного управления электродвигателями постоянного тока.Однако эффект накопления энергии в элементах колебательного контура гасящего устройства приводит к росту напряжения на элементах, увеличению установленных мощностей, веса и габаритов и потерь энергии в них °

647824

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, представленное в (2j . Оно совпадает с предлагаемым устройством по наибольшему числу существенных признаков и содержит один силовой тиристор, два диода, вспомогательный тиристор, зарядный линейный дроссель, коммутирующий дроссель с насыщающимся сердечником, коммутирующую ейкость, источник иитания и источник питания гася- ® щего устройства, Якорная обмотка двигателя подключена через силовой тиристор к источнику питания двигателя. Обмотка коммутирующего дросселя подключена 15 последовательно с :äèoäoì,îápàýóÿ цепь, шунтирующую якорную обмотку, двигателя. Последовательно соединенные коммутирующий конденсатор„ зарядный дроссель и диод подключены - 20 к источнику питания гасящего устройства. Вспомогательный тиристор подключен между точкой соединения обмотки коммутирующего дросселя с диодом и точкой соединения коммутирующего конденсатора с зарядным дросселем.

Использование специальной размагничивающей обмотки позволило сместить рабочую точку в область насыщения сердечника и эа счет этого полуЗО чить на интервалах открытого состояния тиристорного ключа очень малые значения магнитной проницаемости, индуктивности рассеяния, падения напряжения и потерь в меди трансформа- 38 тора гасящего устройства.

Однако использование линейного дросселя с большим весом и габаритами для заряда (перезаряда) ком- 40 мутирующего конденсатора нз-за ма;яой магнитной проницаемости сердечкина приводит к завихрению установленной мощности, дополнительным потерям и снижению КПД устройства. При последовательном гашении и коммутирующем конденсаторе накапливается энергия, что приводит к завышению тока и напряжения на элементах, снижает надежность работы устройства.

При малых токах и малых относительных временах включения нагрузки к источнику питания энергия, накапливаемая в обмотке двигателя, является недостаточной для размагничивания сердечника коммутирующего дросселя гасящего устройства. В таких условиях сердечник переходит из области насыщения одной полярности (-B) в область насыщения другой полярности (+В) с неустойчивой коммутацией. 60

Неустойчивая коммутация приводит к ее срыву и делает устройство ненадежным в работе.

В соответствии с этим цель изобретения — повьааение надежности и коэффициента полезного действия устройства.

Эта цель достигается тем, что известное устройство для импульсного управления электродвигателем постоянного тока, содержащее силовой тиристор, включенный последонательно с обмоткой якоря, емкостной делитель входного напряжения из двух конденсаторов, трехобмоточный импульсный трансформатор, одна обмотка которого через буферный диод подключена параллельно обмотке якоря, коммутирующий конденсатор, один зажим которого подключен к общей точке конденсаторов емкостного делителя, первая и вторая обмотки импульсного трансформатора через вспомогательные тиристоры подключены между другим зажимом коммутирующего конденсатора и разноименными входными зажимами емкостного делителя, дополнительно снабжено третьим вспомогательным тиристором и последовательной цепью из реэисторного делителя и диода, включенными параллельно обмотке возбуждения, причем управляющий электрод этого тиристора подключен к средней точке резисторного делителя, а третья обмотка указанного импульсного трансформатора соединена последовательно с обмоткой возбуждения.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство для импульсного управления электродвигателем постоянного тока содержит источн -к питания i с делителем напряжения на конденсаторах 2, 3, силовой тиристор 4, гасящее устройство, выполненное на коммутирующем конденсаторе 5, трех вспомогательных тиристорах 6, 7, 8, импульсном трансформаторе 9 с насыщающимся сердечником и тремя обмотками 10, 11, 12, резисторном делителе напряжения 13,стабилитронах 14, 15 и диодах 16, Электродвигатель 18 постоянного тока имеет обмотку 19 незанисимого возбуждении.

Первая обмотка 10 трансформатора

9 включена последовательно с диодом

17, образуя цепь, шунтирующую обмотку якоря электродвигателя 18. Вторая обмотка 11 трансформатора 9 через вспомогательный тнристор 7 одним концом подключена к выводу отрицательной полярности источника питания 1, а вторым концом через коммутирующий конденсатор 5 - к средней точке делителя напряжения 2, 3 и через вспомогательный тиристор

6 — к точке соединения первой обмотки 10 с диодом 17. третья обмотка

12 трансформатора 9 подключена к источнику питания через третий нспо647824 могательный тиристор 8, который шун. тирован обмоткой возбуждения 19 электродвигателя 18 и цепью из последовательно соединенных диода 16 и резистинного делителя 13 напряжения. Выход последнего через стабиравляющему входу rèðèñroðà 8, шунтированному стабилитроном 14.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом., Положим, что в среднем интервале 10 импульса (Т) тиристор 4 включен.

В конце этого интервала включается тиристор 7, ток начинает протекать по колебательному контуру 3-5-11-7-8.

При этом конденсатор 5 переэаряжается )5 (заряжается при первом включении одного из вспомогательных тиристоров гасящего устройства) и на обмотке 11 импульсного трансформатора 9 индуктируется ЭДС, которая трансформиру- 20 ется в обмотки 10, 12. Под действием

ЭДС в обмотке 10 по цепи TP-1-4-17-10 будет протекать ток, который закроет тиристор 4. С этого момента начинается интервал паузы (1- )Т, в конце которого открывается тиристор 4 и начинается следующий (нторой) интервал импульса Т. В конце второго интервала Т для гашения тиристора 4 включается тиристор 6. Так как напряжение на конденсаторе 5 в перноначаль" ный момент больше питания 1 на конденсаторе 3, то ток течет по цепи 5-2-1-4-17-6-5. При токе, равном нулю, тиристор 4 выключается, после чего контуром перезаряда конденсатора станет цепь 5-2-10-6-5. Далее процессы повторяются, обеспечивая выключение силового тиристора 4 при каждом включении одного из вспомогательных тиристоров б, 7 гасящего 40 устройства. Во время работы тиристоры 6, 7 включаются поочередно.

При очень малых токах нагрузки размагничивание трансформатора 9 осуществляется в основном током, 45 протекающим через обмотку 12, последовательно включенную с ней обмотку 19, стабилитроны 14, 15 и резис" тор 13. При наличии тока нагрузки размагничивание сердечника трансформатора 9 осуществляется дополнительно за счет энергии, накопленной в индуктинности якорной обмотки. При этом ток якоря замыкается по цепи

18-17-10-18.

Если в коммутирующем контуре воз" никли напряжения, превышающие заданную величину, то во второй фазе перезаряда конденсатора 5 под действием обратной полунолны ЭДС, RoMмутируемой в обмотке 12, открывается стабилитрон 15 и включается тиристор 8. При этом энергия, накопленная в трансформаторе 9, возвращается в исходное 1 по цепи 12-1-8-12. Напряжение на обмотке 12 и на конденсаторе 5 будет ограничено на уровне, устанавливаемом резистором

13. Тиристор 8 гасится током, протекающим от источника 1 по цепи

1-12-8-1.

Таким образом, в предлагаемом устройстве выключение силового тиристора обеспечивается при каждом перезаряде коммутирующего конденсатора, что позволило уменьшить установленную мощность и потери, а вместе с тем и повысить КПД.

Надежное размагничивание сердечника импульсного трансформатора и перевод его в область насыщения позволило значительно увеличить коммутационную устойчивость гасящего устройства при малых токах нагрузки и за счет этого повысить надежность работы устройства.

Надежное ограничение напряжения в коммутирующих элементах на заданном уровне и возврат энергии в источник питания позволили исключить воэможность перенапряжений на элементах силового каскада и гасящего . устройства, повысить надежность работы устройства, улучшить его энергетические показатели..

Укаэанными преимуществами предлагаемое устройство для импульсного управления выгодно отличается от известных устройств того же назначения.

Предлагаемое устройство без изменения сущности изобретения может быть использовано не только для импульсного управления двигателями с независимым возбуждением, но также и двигателями с возбуждением от постоянных магнитон, последовательным или смешанным возбуждением.

В этих случаях некоторые изменения претерпевает лишь цепь, содержащая одну из обмоток двигателя.

Формула изобретения

Устройстно для импульсного управления электродвигателем постоянного тока, содержащее силовой тиристор, включенный последовательно с обмоткой якоря, емкостной делитель входного напряжения из двух конденсаторов, трехобмоточный импульсный трансформатор, одна обмотка которого через буферный диод подключена параллельно обмотке якоря, коммутирующий конденсатор, один зажим которого подключен к общей точке конденсаторов емкостного делителя, первая и вторая обмотки импульсного трансформатора через вспомогательные тиристоры подключены между другим зажимом ком мутирующего конденсатора и разноименными входными зажимами емкостного целителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно дополнительно снабжено третьим вспомогательным тиристором и последовательной цепью из реэисторного делителя и диода, включенными параллельно обмотке возбуждения, причем управляющий электрод этого тиристора подключен к средней точке резисторного делителя, а третья обмотка указанного импульсного трансформатора соединена последовательно с обмоткой возбуждения.

647824 .

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гольд И.Е. и др. Автоматизированные электроприводы BocToRH ного тока, Энергия, И. „1972, с. 16, 22, 102.

2. Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока, Энергия,.

Л., 1973, с. 268

Редактор А. Сацомов

Заказ 331/49.

Составитель В.Кузнецова

Техред <-Петко Корректор И Муска

Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Разыская наб. p.А 5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная,4