ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД НЕГОДЫ Российский патент 1994 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам управления тиристорными электроприводами постоянного тока.

Известны простые тиристорные электроприводы (авт. св. N 1035765, N 1307527). Их недостатками являются низкая точность регулирования скорости вращения якоря электродвигателя, низкое максимальное напряжение на двигателях этих электроприводов, а также неудобство их эксплуатации, связанное с тем, что элементы их схем управления находятся под большим напряжением относительно "земли".

Известен электропривод (авт. св. N 748754), являющийся прототипом предлагаемого изобретения, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорные выводы которого подключены к выходу силового тиристорного или тиристорно-диодного моста, управляемые входы которого соответственно подключены к выходам соответствующих устройств включения тиристоров, входы которых соединены с выходом фазосдвигающих устройств, а также задатчик скорости вращения якоря электродвигателя постоянного тока и формирователь сигнала рассогласования.

Недостатком этого электропривода является его сложность, связанная с тем, что он нуждается в использовании тахогенератора для измерения скорости.

Целью изобретения является упрощение электропривода.

Для этого предлагаемый электропривод содержит первый и второй усилители, выход первого усилителя соединен с входом фазосдвигающего устройства, а его вход через соответствующие резисторы - с выходом второго усилителя и выходом задатчика скорости, между входом и выходом второго усилителя включен резистор, входы первого и второго усилителей через резистивно-емкостные инерционные звенья подключены к выходам якоря электродвигателя постоянного тока.

На фиг. 1 изображена схема электропривода; на фиг. 2 - схема задатчика скорости.

Тиристорный электропривод включает электродвигатель 1 постоянного тока. К клеммам якоря электродвигателя 1 подключен выход силового диодно-тиристорного моста 2, управляющие электроды тиристоров которого соединены с соответствующими выходами устройств 3 и 4 включения тиристоров. Входы устройств 3 и 4 подключены к соответствующим выходам фазосдвигающего устройства 5. Вход последнего соединен с выходом регулятора, собранном на первом усилителе, включающем транзистор 6, эмиттер которого соединен с общим проводом схемы, а его коллектор через резистор 7 - с шиной источника питания. Между коллектором и базой транзистора 6 включен резистор 8 обратной связи. Второй усилитель 9 имеет резистор 10 обратной связи. Выход усилителя 9 через резистор 11 соединен с базой транзистора 6, которая через резистор 12 соединена с выходом задатчика 13 скорости.

Между входом второго усилителя 9 и первым выводом якоря электродвигателя 1 последовательно включены резисторы 14 и 15, а их общая точка через конденсатор 16 соединена с общим проводом схемы. Между входом первого усилителя и вторым выводом якоря последовательно включены резисторы 17 и 18, общая точка которых через конденсатор 19 соединена с общим проводом схемы.

В качестве второго усилителя 9 использована микросхема дифференциального усилителя.

Схема задатчика 13 скорости включает интегратор, собранный на транзисторах 20 и 21. Эмиттер транзистора 20 подключен к общему проводу схемы, его коллектор соединен с базой транзистора 21 и через резистор 22 с шиной источника питания. Коллектор транзистора 21 подключен также к шине источника питания, а между эмиттером этого транзистора и общим проводом схемы включен потенциометр 23. База транзистора 20 через интегрирующий конденсатор 24 соединена с эмиттером транзистора 21, через диод 25 - с общим проводом схемы и через резистор 26 - с источником напряжения смещения.

Тиристорный электропривод работает следующим образом.

Напряжение на выходе электродвигателя 1, возбуждение которого выполнено независимым от тока якоря, получается пропорциональным оборотам двигателя. Напряжение на выходе усилителя 9 равно
U_вых.9= U_cp.15· , U_ср.15 - среднее значение напряжения на входе резистора 15 относительно "нуля".

Поскольку напряжение на входе первого усилителя (база транзистора 6) всегда приблизительно равно нулю, то ток через резистор 11 равен
i= = - · .

Соотношение резисторов R₁₀ и R₁₄ + R₁₅ выбирается так, чтобы при максимальном напряжении на выходе якоря электродвигателя 1 напряжение на выходе усилителя 9 было бы максимальным, т.е. должно выполняться соотношение
= = .

Коэффициент 0,9 в левой части этого равенства необходим для исключения ввода в насыщение усилителя 9, например, при электрических наводках на провода, подключенные к якорю электродвигателя 1. Так как напряжение на входе резистора 18 имеет отрицательную полярность, то ток через резистор равен
i= = - .

Для правильной работы схемы должно соблюдаться условие
= .

Тогда сумма токов через резисторы 11 и 17 равна
i+i= -2i= - , т.е. сумма этих токов всегда пропорциональна напряжению на якоре электродвигателя 1. Эта сумма токов складывается с выходным током задатчика 13, проходящим через резистор 12. Полярность этого тока (тока через резистор 12) всегда противоположна сумме токов через резисторы 11 и 17. Сумма этих трех токов вследствие наличия регулятора всегда приблизительно равна нулю, а именно сумма этих трех токов равна сигналу рассогласования, который равен сумме тока базы транзистора 6 и тока через резистор 8. При этом включение резистора 8 выбирается достаточно большим и может изменяться примерно от 100 кОм до бесконечности, что обеспечивает достаточную малость сигнала рассогласования.

В качестве фазосдвигающего устройства применяют известное устройство. Особенностью этого устройства является то, что при максимальном напряжении на его входе угол включения тиристоров минимален, а при уменьшении этого напряжения угол включения тиристоров растет. Предлагаемый тиристорный электропривод может работать и при любом другом фазосдвигающем устройстве, но при этом следует изменить полярность сигнала задания и полярность напряжения на входе резисторов 15 и 18.

В качестве второго усилителя 9 использована микросхема, что упрощает схему электропривода, а в качестве первого усилителя - транзистор, что обеспечивает на его выходе только одну полярность выходного напряжения, необходимую для нормальной работы фазосдвигающего устройства.

Конденсаторы 16 и 19 служат для сглаживания пульсаций на входе первого и второго усилителей. По схеме с обратной связью от электродвигателя 1 сумма токов через резистор 11 и через резисторы 17 и 18 всегда пропорциональна разности потенциалов между клеммами якоря электродвигателя 1. Это справедливо как для двух-, так и для трехфазных тиристорных и тиристорно-диодных силовых мостов. Сумма этих токов всегда пропорциональна напряжению на якоре электродвигателя 1, которое приближенно пропорционально оборотам двигателя.

Для уменьшения пускового тока двигателя задатчик 13 выполнен в виде интегратора, собранного на транзисторах 20 и 21 с коллекторным резистором 22 и потенциометром 23, включенным в эмиттерную цепь транзистора 21, на интегрирующем конденсаторе 24, диоде 25 и резисторе 26. Этот интегратор работает следующим образом. Непосредственно после подачи напряжения питания на электропривод, а следовательно, и на интегратор напряжение на выходе интегратора (эмиттер транзистора 21) равно нулю. Затем под действием запирающего тока со стороны резистора 26 и отпирающего емкостного тока со стороны конденсатора 24 напряжение на выходе интегратора по линейному закону нарастает и достигает напряжения питания. Это обеспечивает при включении электропривода плавное нарастание напряжения задания, в результате чего пусковой ток двигателя уменьшается. Выбором резистора 26 и конденсатора 24 можно регулировать величину пускового тока.

Использование предлагаемого электропривода позволяет упростить конструкцию при сохранении достаточного для многих случаев практики качества регулирования. Электропривод имеет защиту силового тиристорного моста от чрезмерно больших пусковых токов.

Предлагаемый электропривод целесообразно использовать прежде всего на маломощных электроприводах.

Использование: для управления электродвигателями постоянного тока. Сущность: электропривод содержит первый и второй усилители, выход первого усилителя соединен с входом фазосдвигающего устройства, а его вход через соответствующие резисторы - с выходом второго усилителя и выходом задатчика скорости. Между входом и выходом второго усилителя включен резистор. Входы первого и второго усилителей через резистивно-емкостные инерционные звенья подключены к выходам якоря электродвигателя постоянного тока. 2 ил.

Тиристорный электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорные выводы которого подключены к выходу тиристорного или тиристорно-диодного моста, управляющие входы которого подключены к выходам соответствующих устройств включения тиристоров, входы которых соединены с выходами фазосдвигающего устройства, задатчик скорости, формирователь сигнала рассогласования и датчик обратной связи, отличающийся тем, что формирователь сигнала рассогласования и датчик обратной связи включают первый и второй усилители, резистивно-емкостные инерционные звенья, три резистора, входы усилителей через резистивно-емкостные инерционные звенья соединены с выходами якоря электродвигателя постоянного тока, при этом выход первого усилителя соединен с входом фазосдвигающего устройства, а его вход через соответствующие резисторы соединен с выходами второго усилителя и задатчика скорости, между входом и выходом второго усилителя включен третий резистор.