ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 1996 года по МПК H02P5/16 H02M1/08 

Электропривод постоянного тока относится к электротехнике и может быть использован при создании комплексных регулируемых электроприводов малой и средней мощности.

Известны электроприводы постоянного тока, содержащие электродвигатели постоянного тока, тиристорные преобразователи и устройства управления тиристорами, выполненные на магнитных усилителях [1] Наиболее простым и надежным является электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель с независимой обмоткой возбуждения, подключенный к источнику переменного тока через управляемый вентильный преобразователь, формирователь импульсов управления преобразователем, выполненным на магнитном усилителе, соединенным выходами с цепями управления вентильного преобразователя, и цепью питания с встречно соединенными стабилитронами, выпрями- тель, к выходу которого подключена обмотка независимого возбуждения электродвигателя, а вход выпрямителя подключен к источнику переменного тока через указанные стабилитроны [2] Недостатком этого электропривода является наличие трехобмоточного трансформатора в составе формирователя импульсов (устройства управления), диодов в цепях рабочих обмоток магнитного усилителя и в цепях управляющих электродов и вторичных обмоток трансформатора, наличие двух форсирующих RC-цепей.

Целью предлагаемого изобретения является дальнейшее упрощение. Эта цель достигается тем, что преобразователь выполнен на оптотиристорах, светодиоды которых соединены непосредственно с рабочими обмотками магнитного усилителя, а одна форсирующая RC-цепь включена в общую цепь рабочих обмоток магнитного усилителя и светодиодов.

На чертеже представлена схема предлагаемого электропривода.

Электропривод содержит двигатель постоянного тока 1 с независимой обмоткой возбуждения 2. Якорь электродвигателя 1 соединен с вентильным преобразователем 3, который в свою очередь состоит из оптотиристоров 4, 5 и диодов 6, 7, соединенных в конкретном примере по полууправляемой схеме. Блок управления 8 (формирователь импульсов) содержит магнитный усилитель 9 с рабочими обмотками 10, 11 и обмотками управления 12, 13. Рабочие обмотки 10, 11 соединены со светодиодами оптотиристоров 4, 5 с учетом полярности. Форсирующая RC-цепь 14 включена в общую цепь рабочих обмоток и светодиодов. Цепь обмотки возбуждения 2 содержит мостовой выпрямитель 15 и встречно соединенные стабилитроны 16, 17 на стороне переменного тока, которые образуют источник переменного напряжения прямоугольной формы. Цепь питания блока управления 8 подключена к стабилитронам 16, 17. Резисторы 18, 19 при необходимости могут быть подключены параллельно светодиодам оптотиристоров 4, 5 для увеличения помехоустойчивости.

Электропривод работает следующим образом. Сетевое переменное напряжение выпрямляется преобразователем 3 и поступает на якорь электродвигателя 1. При непрерывном токе частота вращения якоря определяется средневыпрямленным напряжением на выходе оптотиристорного преобразователя. Если угол импульсов, подаваемых от блока управлением 8 на светодиоды оптотиристоров 4, 5 близок к нулю, то преобразователь полностью открыт, напряжение на его выходе максимально и составляет
U_и 0,9U, где U действующее напряжение питающей сети.

Частота вращения якоря 1 также максимальна и составляет
n_max= где С_с электромеханическая постоянная двигателя,
Φ- магнитный поток.

Когда угол управляющих импульсов увеличивается, оптотиристоры 4, 5, открываются позднее и средневыпрямленное напряжение на выходе преобразователя уменьшается. Соответственно уменьшается и частота вращения. При угле регулирования, равном 180^о, оптотиристоры 4, 5 полностью закрыты, напряжение на выходе преобразователя равно нулю и двигатель неподвижен. В магнитном усилителе 9, изменяя начальное намагничивание сердечников, изменяют время их перемагничивания до насыщения и тем самым меняют ширину выходных импульсов блока управления 8. Таким образом, изменяя ток в обмотках управления 12, 13 магнитного усилителя 9, регулируют частоту вращения якоря электродвигателя 1. В цепи возбуждения выпрямитель 15 выпрямляет синусоидальное напряжение сети, а индуктивность обмотки возбуждения 2 сглаживает пульсации тока. На входе выпрямителя 15 и по стабилитронам 16, 17 протекает переменный ток прямоугольной формы с шириной импульсов 180^о и создает на стабилизаторах 16, 17 переменное напряжение тоже прямоугольной формы, которая питает блок управления 8. Прямоугольное переменное напряжение обеспечивает независимость амплитуды управляющих импульсов от угла регулирования. Форсирующая RC-цепь увеличивает крутизну фронта и амплитуду управляющих импульсов.

Применение оптотиристоров обеспечивает потенциальную (гальваническую) развязку силовой цепи и цепи управления, что позволяет исключить промежуточный трехобмоточный трансформатор, диоды в его вторичных цепях и использовать одну форсирующую RC-цепь в общей цепи рабочих обмоток магнитного усилителя в разнополярном режиме. Светодиоды, входящие в состав оптотиристоров, кроме своего прямого назначения включать тиристоры, обеспечивают двухтактный режим устройства управления и внутреннюю положительную обратную связь в магнитном усилителе, что позволяет отказаться от специальных диодов, применяемых для этих целей в известных схемах.

Использование: электропривод относится к вентильным регулируемым электроприводам постоянного тока преимущественно малой и средней мощности. Сущность: электропривод содержит электродвигатель постоянного тока, оптотиристорный преобразователь, устройство управления, выполненное на магнитном усилителе. Отличительной особенностью является выполнение преобразователя на оптотиристорах, непосредственное соединение рабочих обмоток магнитного усилителя со светодиодами оптотиристоров, включение форсирующей RC-цепи в общую цепь светодиодов и рабочих обмоток, что позволяет исключить промежуточный трехобмоточный трансформатор, диоды в его вторичных цепях, диоды в цепях рабочих обмоток магнитного усилителя, использовать одну форсирующую RC-цепь для всех винтелей. Это в свою очередь уменьшает стоимость, габариты, массу электропривода и увеличивает его надежность. 1 ил.

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, вентильный преобразователь, соединенный входом с сетью переменного тока, выходом с якорем электродвигателя, блок управления вентильным преобразователем, выполненным на магнитном усилителе с форсирующей RC-цепью, выходы которого соединены с входами управления преобразователя, а цепь питания с источником переменного напряжения прямоугольной формы, который соединен с той же сетью переменного тока, отличающийся тем, что вентильный преобразователь выполнен на оптотиристорах, одни выводы светодиодов оптотиристоров соединены с рабочими обмотками магнитного усилителя, а другие выводы светодиодов объединены и через форсирующую RC-цепь подключены к цепи питания блока управления вентильным преобразователем.