ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 1996 года по МПК H02P5/16 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, например в устройствах записи и воспроизведения звука.

Известен электропривод постоянного тока, содержащий тахометрический мост, напряжение питания на который подается через регулирующий транзистор, а в измерительную диагональ мостовой схемы включены источник опорного напряжения и три транзистора, один из которых включен инверсно [1]
Недостатком такого устройства является наличие дополнительного транзистора для запуска электродвигателя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее делитель напряжения и первый резистор, образующие с якорной обмоткой электродвигателя мостовую схему, подключенную к источнику питания через регулирующий транзистор, а в измерительную диагональ мостовой схемы включены источник опорного напряжения, два транзистора и транзистор для запуска электродвигателя [2]
Недостатком такого устройства является снижение надежности запуска устройства.

При определенном сочетании характеристик транзисторов дифференциального усилителя и параметров мостовой схемы, в начальный момент отпирания регулирующего транзистора откроется второй транзистор дифференциального усилителя, который закроет запускающий диод, запуск электродвигателя не произойдет или же возникнут колебания в системе регулирования, что снижает надежность схемы запуска.

Предлагаемый электропривод устраняет указанные недостатки. Это достигается тем, что в устройстве для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, содержащем делитель напряжения и первый резистор, образующие с электродвигателем мостовую схему, соединенную непосредственно с первым выводом для подключения источника питания, а с вторым выводом через регулирующий транзистор, средняя точка делителя напряжения подключена к базе первого транзистора, эмиттер которого через второй резистор подключен к первому выводу, коллектор подключен к базе регулирующего транзистора и к второму выводу через третий резистор, первый диод, катод которого подключен к базе первого транзистора, его анод через четвертый резистор соединен с вторым выводом, второй транзистор, база которого через источник опорного напряжения подключена к общей точке соединения электродвигателя и первого резистора, коллектор второго транзистора подключен к эмиттеру первого транзистора, а его эмиттер к аноду первого диода.

При таком подключении элементов электропривода второй транзистор оказывается включенным инверсно. При инверсном включении транзистора увеличивается время протекания переходных процессов и ухудшаются его частотные свойства. Это позволяет в момент запуска электродвигателя вначале полностью открыться первому транзистору и только после полного отпирания регулирующего транзистора и запуска электродвигателя открыться второму инверсно включенному транзистору. Такое подключение элементов позволяет повысить надежность запуска электропривода.

На чертеже приведена схема предлагаемого электропривода.

Электропривод постоянного тока содержит делитель 1 напряжения, первый резистор 2 образуют с электродвигателем 3 мостовую схему 4, соединенную непосредственно с первым выводом 5 для подключения питания, а с вторым выводом 6 через регулирующий транзистор 7. Средняя точка делителя 1 напряжения подключена к базе первого транзистора 8, эмиттер которого через второй резистор 9 подключен к первому выводу 5, коллектор подключен к базе регулирующего транзистора 7 и к второму выводу 6 через третий резистор 10. Первый диод 11, катод которого подключен к средней точке делителя 1 напряжения, его анод через четвертый резистор 12 соединен с вторым выводом 6. Второй транзистор 13, база которого через источник 14 опорного напряжения подключена к общей точке соединения электродвигателя 3 и первого резистора 2, коллектор второго транзистора 13 подключен к эмиттеру первого транзистора 8, а его эмиттер к аноду первого диода 11.

Электропривод работает следующим образом.

При подключении источника питания потечет ток от "+" источника питания через четвертый резистор 12, диод 11, база-эмиттерный переход транзистора 8, второй резистор 9 к "-" источника питания. Откроется транзистор 8, который откроет регулирующий транзистор 7. После открытия регулирующего транзистора 7 напряжение от источника поступает на мостовую схему 4 и электродвигатель 3. Электродвигатель 3 набирает обороты. После открытия регулирующего транзистора 7 и запуска электродвигателя открывается второй транзистор 13, который закроет запускающий диод 11.

После запуска электродвигателя происходит регулирование частоты вращения в пределах статической ошибки системы регулирования.

Стабилизация частоты вращения электродвигателя осуществляется следующим образом. Напряжение в измерительной диагонали мостовой схемы 4 (точки "а" и "б") равно:
U_аб U_оп + U_бк13 U_бэ8, где U_оп напряжение опорного источника 14;
U_бк13 напряжение на переходе база-коллектор транзистора 13;
U_бэ8 напряжение на переходе база-эмиттер транзистора 8.

Изменение момента нагрузки на валу электродвигателя 3 приводит к изменению частоты вращения и изменению напряжения в точках а и б мостовой схемы 4. Это приведет к изменению тока через база-эмиттерный переход транзистора 8, а следовательно, к изменению тока коллектора транзистора 8 и базового тока регулирующего транзистора 7. Регулирующий транзистор 7 дополнительно откроется (закроется) и на электродвигателе напряжение дополнительно увеличится (уменьшится). Частота вращения восстановится в пределах статической ошибки системы.

Аналогично происходит стабилизация частоты вращения при изменении напряжения источника питания.

Включение элементов электропривода, при котором второй транзистор работает в инверсном режиме, при котором происходит затягивание его переходных процессов; при запуске электродвигателя в начале откроются первый и регулирующий транзисторы и только после запуска электродвигателя откроется второй транзистор, который закроет запускающий диод, позволяет производить надежный запуск электродвигателя при различных сочетаниях параметров элементов мостовой схемы.

В настоящее время изготовлены и прошли испытания 25 шт. экспериментальных образцов электропривода. Проведенные испытания подтвердили надежную работоспособность электропривода в нормальных условиях и при воздействии положительных и отрицательных температур.

Использование: для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока в устройствах записи и воспроизведения звука. Электропривод постоянного тока содержит тахометрический мост, плечи которого состоят из резистивного делителя напряжения и последовательно включенных электродвигателя и резистора. В измерительную диагональ включен усилитель, соединенный с базой регулирующего транзистора. Усилитель содержит источник опорного напряжения, запускающий диод и два транзистора, включенные инверсно, благодаря чему обеспечивается определенный порядок включения транзисторов при запуске и повышается надежность запуска электродвигателя при любом сочетании параметров мостовой схемы. 1 ил.

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий делитель напряжения и первый резистор, образующие с электродвигателем мостовую схему, соединенную непосредственно с первым выводом для подключения источника питания, а с вторым выводом - через регулирующий транзистор, средняя точка делителя напряжения подключена к базе первого транзистора, эмиттер которого через второй резистор подключен к первому выводу для подключения источника питания, коллектор - к базе регулирующего транзистора и через третий резистор к второму выводу для подключения источника питания, второй транзистор, база которого через источник опорного напряжения подключена к точке соединения первого резистора и электродвигателя, отличающийся тем, что в него введен диод, катод которого подключен к базе первого транзистора, а анод - к эмиттеру второго транзистора и через четвертый резистор к второму выводу для подключения источника питания, а коллектор второго транзистора соединен с эмиттером первого транзистора.