Двухканальное устройство для управления двухфазным двигателем переменного тока

Двухканальное устройство для управления двухфазным двигателем переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соватскик

Социапистичесник

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ли951617

1

> (6I ) Дополнительное к авт. свив-ву(22) Заявлено 29.05. 80 (21) 2930602/24-07 . с присоединением заявки № (23) Приоритет,(51) M. Кл.

Н 02 Р 5/36

3Ьоударотеены11 комитет

СССР ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.08.82. Ьтоллетень № 30

Дата опубликования опнсання 15.08.82 (53) УДК621.316. .718.1(088.8) с l

Г.А. Бобаков, В. С. Свирков и М. В. ВербицКий (т",т ь. А.. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ДВУХФАЗНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электрот ехнике и может быт ь испол ь зо вано в устройствах управления электродвигателями.

Известно устройство для управле5 ния электродвигателем, содержащее оптроны, усилители, транзисторы, выпрямители, симметричные вентили и трансформатор, нагруженный на электродвигатель (11.

Недостаток устройства - низкая на дежност ь.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является двухканальное устройство для управления двухфазным двигателем переменного тока, содержащие инвертор, первый блок обратной связи, многообмоточный трансформатор и два одинаковых канала, 2о каждый из которых состоит из симмет= ричного вентиля с блоком управления и последовательно включенных усилителя, триггера, элемента И, реле и согласующего усилителя, одни входы усилителей обоих каналов подключены к выходу первого блока обратной связи, другой вход усилителя одного канала подключен ко входу инвертора, предназначенного для ввода сигнала управления, другой вход усилителя другого канала подключен к выходу инвертора, другой вход триггера каждого канала подключен к выходу соответственно второго и третьего блоков

f обратной связи (?1.

Недостатками данного устройства являются сложность и низкая надежность.

Цель изобретения — повышение надежности и упрощения устройства управления двухфазным двигателем переменного тока.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным многообмоточным трансформатором, Формирователем биполярных импульсов, а каждый блок управления выполнен з 9516 на формирователе запирающего напряжения, формирователе импульсов поджига и формирователе импульсов поддержки, включенном между управляющим электродом симметричного вентиля и одним выводом первой вторичной обмотки дополнительного трансформатора, другой вывод которой соединен с катодом симметричного вентиля, формирователь поджига включен между управля- в ющим электродом симметричного венти ля и точкой соединения его анода с одним выводом первой вторичной обмотки основного трансформатора, формирователь запирающего напряжения подклю- 1 чен между второй вторичной обмоткой основного трансформаторе и точкой соединения формирователей импульсов поджига и поддержки с выходом согласующего усилителя, формирователь биполярных импульсов включен между третьей вторичной обмоткой основного трансформатора и точкой соединения других входов элементов И обоих каналов, входы второго и третьего блоков обратной связи подключены к выходам согласующих усилителей одного и другого канала соответственно, вход первого блока обратной связи подключен ко второй вторичной обзО мотке дополнительного трансформатора, первичная обмотка дополнительного трансформатора одним выводом подключена к катоду симметричного вентиля, а другим — к другому выводу первой вторичной обмотки основного транс- 5

Форматора.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого двухканаль÷0 ного устройства для управления двухфазным двигателем переменного тока.

Устройство содержит два одинаковых канала, каждый из которых состо" ит из последовательно включенных вентиля 1, триггера 2, элемента И 3, ре45 ле 4, согласующего усилителя 5, выходом подключенного к общей точке соединения формирователей импульсов поджига и поддержки и формирователя запирающего напряжения блока управления

6. Формирователь импульсов поджига состоит из выпрямит ел ьного моста 7, входом подключенного через резистор

8 между анодом с управляющим электродом симметричного вентиля 9, а выход

его зашунтирован тиристором 10, катод которого соединен через резистор 11 с общим потенциалом схемы. Управляю!

7 4 щий электрод тиристора 10 подключен к одному выводу резистора 12.

Формирователь импульсов поддержки содержит выпрямительный мост 13, входом подключенный между управляющим переходом симметричного вентиля 9 и через резистор 14 одним выводом первой вторичной обмотки 15 дополнительного трансформатора 16, другой вывод которой подключен к катоду симметричного вентиля 9. Выход выпрямительного моста 13 зашунтирован тиристором l7, управляющий электрод которого подключен к одному выводу резистора 18, а катод через резистор 19 подключен к общему потенциалу схемы, формирователь запирающего напряжения содержит выпрямительный мост 20, выход которого зашунтирован конденсатором 21. Выводы конденсатора 21 через резисторы 22 и 23 соответственно соединены с другими выводами резисторов 18 и 12. Точка соединения резисторов 12, 22 и 23 является общей точкой соединения формирователя запирающего напряжения и формирователей импульсов поджига и поддержки, подключенной к выходу согласующего усилителя 5.

Вход выпрямительного моста 20 подключен ко второй вторичной обмотке 24 основного трансформатора 25, первая вторичная обмотка 26 которого подключена к аноду симметричного вентиля 9 и к одному выводу первичной обмотки 27 дополнительного трансФорматора 16, другой вывод которой подключен к катоду симметричного вентиля 9, вторая вторичная обмотка

28 дополнительного трансформатора

16 подключена ко входу первого блока обратной связи 29, выход которо" го подключен к одним входам усилителей 1 обоих каналов. Другой вход усилителя 1 одного канала подключен к выходу инвертора 30, а другого канала - ко входу его, предназначенного для ввода сигнала управления.

Третья вторичная обмотка 31 основного трансформатора 25 подключена ко входу формирователя биполярных импульсов 32, выход которого подключен ко вторым входам элементов И 3 обоих каналов. Входы второго 33 и третьего

34 блоков обратной связи подключены к выходам согласующих усилителей 5 обоих каналов соответственно, а выходы их подключены к другим входам триггеров 2 соответственно второго

5 85161

1и первого каналов, Первичная обмотка 35 основного трансформатора подключена к питающей сети. Третья вторичная обмотка 36 дополнительного трансформатора 16 погружена на двухфазный двигатель 37.

Устройство работает следующим образом.

При нулевом входном сигнале усилитель 1 за счет начального смещения в имеет на выходе напряжение положительной полярности, под действием которого триггер 2 переключается в запертое состояние, при котором на его выходе будет напряжение отрицатель- г5 ной полярности.

Отрицательное напряжение триггера

2 запирает элемент И, при этом на

его выходе присутствует напряжение положительной полярности. Реле 4 при що этом на выходе имеет также напряжение положительной полярности, которое, инвертируясь согласующим усилителем

5, поступает на управляющие переходы тиристоров 10 и 17 формирователей бло- 25 ка управления 6. Так как это напряжение имеет отрицательную полярность, то тиристоры запираются и соответственно выключается симметричный вентиль

9. Первичная обмотка 27 дополнительного трансформатора 16 обесточивается.

От обмотки 31 трансформатора 25 на вход формирователя биполярных импуль сов 32 подается переменное напряжение.

На выходе формирователя биполярных им35 пульсов 32 появляются импульсы напряжения, синхронизированные с моментом положительной полярности в начале каждого периода и отрицательной в нача- ° ле второго полупериода. Эти импульсы

40 непрерывно подаются на вход элемента И. При отсутствии управляющего сигнала на входе устройства наличие импульсов на выходе формирователя биполярных импульсов не изменяет состояние блока управления 6 ° В слу45 чае поступления положительного управляющего сигнала на вход инвертора 30 и усилителя 1 первого канала состояние блока управления второго кана-= ла не изменяется.

Таким образом, в течение каждого полупериода питающего напряжения через управляющий электрод симметричного вентиля протекает ток, состоящий из импульса поджига, величина напряжения (и ток) и длительность которого определены конкретным экземпляром тиристора, и следуюцего за ним импульса поддержки, имеющего заданную величину напряжения, определен55

В первом канале на выходе усилителя 1 появляется напряжение отрицательной полярности. При увеличении этого напряжения больше порога триггер 2 срабатывает и на его выходе появляется напряжение положительной полярности.,В моменты появления импульсов положительной полярности на вы7 6 ходе формирователя биполярных импульсов элемент И 3 формирует на выходе импульсы отрицательной полярности, которые запускают реле 4. Так как запускающий импульс синхронизирован с моментом перехода через нуль переменного напряжения, то реле 4 формирует импульс отрицательной полярности, передний фронт которого также синхронизирован с началом перисда напряжения синусоидальной формы.

Импульс с реле 4 инвертируется согласующим усилителем 5 и смещает управляющие переходы тиристоров 10 и

17 блока управления 6 в прямом направлении. При этом в первой вторичной обмотке 26 основного трансформатора 25 наводится напряжение. Под действием этого напряжения по цепи: первая вторичная обмотка 26 основного трансформатора 25, первичная обмотка 27 дополнительного трансформатора 16, переход катод - управляющий переход симметричного вентиля 9 выпрямительный мост 7, тиристор 10, резистор 8 течет. ток. Симметричный вентиль 9 открывается, падение напряжения на нем резко понижается соответственно прекращается ток через выпрямительный мост 7, тиристор

10 и резистор 8. С включением симметричного вентиля 9 на первичную обмотку 27 дополнительного трансформатора 16 подается полное рабочее напряжение.

С обмотки 35 этого же трансформатора на нагрузку 37 подается напряжение.

Одновременно с этим за счет ЗДС; наведенной в первой вторичной обмотке 15 дополнительного трансформатора

16, по цепи управления симметричного вентиля 9 протекает поддерживающий ток через резистор 14, выпрямительный мост 13, тиристор 17. В отрицательный полупериод напряжения питания процессы в цепи повторяются, но только токи меняют свое направление на обратное.

951б17

Формула изобретения

50 ную из условия обеспечения нахождения рабочей точки входной вольт-амперной характеристики тиристора и области гарантированного включения.

При положительном напряжении на

5 аноде симметричного тиристора на е го у пра вляющий эл ект род поступают импульсы поджига и поддержки положительной полярности, а при отрицательном напряжении на аноде тиристора на о

его управляющий переход поступают импульсы поджига и поддержки отрицательной полярности, что соответствует режиму работы, симметричного тиристора в качестве ключа пере- 15 менного тока. Тиристоры 10 и l j форми- рователей импульсов поджига и поддержки маломощные, имеют величины тока включения и выключения порядка долей миллиампера, что на порядок меньше рц соответствующих токов силовых симметричных тиристоров, что обеспечивает их раннее включение и открытие, практически, в течение всего периода питающего переменного напряжения. Первый блок обратной связи при воздействии на нее первого полупериода выходного напряжения формируют импульс отрицательной полярности, длительностью большей периода переменного

Р напряжения, а второй полупериод выходного напряжения в ней гасится.

Форма импульса такова, что в первой четверти периода переменного напряжения он (импульс) имеет крутой фронт

35 и амплитуда его напряжения, приведенная ко входу линейных усилителей 1 больше максимального управляющего сигнала, а в остальной части периода задний Фронт импульса спадает к нулевому уровню по апериодическому закону.

Импульс о трицательной обратной связи, поданный на входы усилителей

1, запирает открытый до этого канал управления устройства и удерживает его в этом состоянии пока сигнал от отрицательной обратной связи больше сигнала управления.

Если за счет спадания импульса обратной связи отрицательное напряжение на выходе усилителя 1, пропорциональное .сумме сигнала управления и сигнала обратной связи больше порога срабатывания триггера 2, то канал управления снова включается в проводящее состояние выше описанным образом и на выходе устройства, т,е. на управляющей обмотке двигателя опят ь поя вля ется выходной импульс в виде следующего периода переменного напряжения.

Управляющий режим работы второго канала устройства аналогичен работе первого канал. Второй канал сраЬатывает прq отрицательном входном сигнале. При этом во включенное состояние переходит симметричный вентиль второго канала. В результате на нагрузку (двигатель) подается напряжение с другой фазой, что приводит к реверсу двигателя.

Для предотвращения одновременного включения каналов в устройство введены второй 33 и третий 3ч блоки обратной связи, переключающие триггеры 2 в запертое состояние сразу же после срабатывания одного из каналов.

Применение предлагаемого изобретения позволяет упростить устройство и повысить его надежность за счет осуществления реверсивного управления электродвигателем при отсутствии взаимного влияния цепей управления симметричными тиристорами. Управление симметричными вентилями осуществляется импульсами тока и напряжения оптимальных значений и формы, т,е. запускающий импульс в начальный момент имеет величины тока и напряжения и длительность, треЬуемые для включения конкретного экземпляра вентиля, а после включения вентиля ток управляющего импульса уменьшается до величины, требуемой для удержания вентиля во включенном состоянии на время всего полупериода переменного напряжения.

Двухканальное устройство для упра вл ени я, д вухфаз ным д ви гателем переменного тока, содержащее инвертор, первый блок обратной связи, многооЬмоточный трансформатор и два канала, каждый из которых состоит из симметричного. вентиля с блоком управления и последовательно включенных усилителя, триггера, элемента

И, реле и согласующего усилителя, одни входы усилителей обоих каналов подключены к выходу первого блока обра тной связи, дру гой вход усилит еля одного канала подключен ко входу инвертора, предназначенного для ввода

951617 10

ro трансформатора и точкой соединения формирователей импульсов поджига и поддержки с выходом согласующего усилителя, формирователь биполярных импульсов включен между третьей вторичной обмоткой основного трансформатора и точкой соединения других входов элементов И обоих каналов, входы второго и третьего блоков обратной связи 0 подключены к выходам согласующих усилителей одного и другого канала соответственно, вход первого блока обратной связи подключен ко второй обмотке дополнительного трансформатора, первичная обмотка дополнительного трансформатора одним выводом подключена к катоду симметричного вентиля, а другим - к другому выводу первой вторичной обмотки основного трансформарв тора..игнала управления, другой вход усилителя другого канала нодключен к выходу инвертора, другой вход триггера каждого канала подключен к выходу соответственно второго и третьего блоков обратной связи, о тл и ч а ю щ е е с R тем,. что, с целью повышения надежности управления, оно снабжено дополнительным многообмоточным трансформатором, формирователем биполярных импульсов, а каждый блок управления выполнен на формирователе запирающего напряжения, формирователе импульсов поджига и формирователе импульсов поддержки, включенном между управляющим электродом симметричного вентиля и одним. выводом первой вторичной обмотки дополнительного трансформатора, другой вывод которой соединен с катодом симметричного вентиля, формирователь поджига включен между управляющим электродом симметричного вентиля и точкой соединения его анода с одним выводом первой вторичной обмотки основного трансформатора, формирователь запирающего напряжения подключен между второй вторичной обмоткой основноИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

2s 1. Авторское свидетельство СССР т 720723, ten. H 03 K 17/56, 2. Авторское свидетельство ССОР и 610274, кл. Н 02 Р 5/16.

951617

Заказ 59

71 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал llllll Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель M. Бояринов

Редактор M.Êåëåìåø Техред A,Áàáèíåö Корректор Е.Рошко