ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА ПО СИСТЕМЕ ГЕНЕРАТОР-ДВИГАТЕЛЬ НА ОДНОМ ВАЛУ Российский патент 2011 года по МПК H02P7/34 H03K3/53 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области электропривода постоянного тока с обратной связью по скорости.

Уровень техники

Известен электропривод постоянного тока с управлением по возбуждению, содержащий цепи отрицательных обратных связей по скорости и производной потока [I]. В таком электроприводе всегда при увеличении числа входящих в него элементов к.п.д. уменьшается пропорционально числу этих звеньев, т.е. если к приводному двигателю подводится мощность Р_пр=I_пp×U_пр, то на валу приводного двигателя мощность будет равна

,

где К_пр - к.п.д. приводного двигателя,

а от генератора будет отводиться мощность, равная

Р_г=К_г×К_пр×Р_пр,

где К_г - к.п.д. генератора и т.д.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является усовершенствование известной конструкции. Это достигается изменением механической и электрической схемы подключения двигателя и генератора постоянного тока. Предлагаемый электропривод содержит приводной двигатель, выполненный таким образом, что разгоняет систему; бесколлекторный генератор постоянного тока, питающий якорную обмотку безколлекторного двигателя постоянного тока; тахогенератор и электромашинный усилитель (ЭМУ), реализующие функции отрицательной обратной связи по скорости. При этом генератор выполнен низковольтным, а двигатель постоянного тока высоковольтным, и они расположены на одном валу. Преобразователь тока, работающий в режиме электронного ключа, катушка индуктивности и диод включены таким образом, что катушка индуктивности обеспечивает накопление энергии магнитного поля, которая перекачивается с помощью преобразователя тока через диод к электродвигателю постоянного тока, а диод препятствует протеканию тока противоЭДС двигателя постоянного тока.

Описание чертежей.

На фиг.I представлена схема предлагаемого привода;

на фиг.2 - кривые ЭДС напряжения и токов, реализуемые

а) при нагрузке низковольтного генератора через сопротивление на индуктивную катушку и

б) с помощью преобразователя, работающего в режиме электронного ключа.

Осуществление изобретения

Электропривод содержит: приводной двигатель 1, который питается от источника напряжения И и в качестве которого может использоваться трехфазный асинхронный двигатель или двигатель постоянного тока; бесколлекторный низковольтный генератор постоянного тока 2, находящийся на одном валу с бесколлекторным высоковольтным двигателем 3 и питающий якорную обмотку высоковольтного двигателя; преобразователь тока 4, работающий в режиме электронного ключа (в простейшем случае преобразователь состоит из двух транзисторов, работающих в режиме ключа); диод 5, препятствующий движению тока наведенной в высоковольтном двигателе противоЭДС; катушка индуктивности 6 служит для накопления энергии магнитного поля; тахогенератор 7 осуществляет функцию управления приводом по скорости; ЭМУ 8 служит для усиления сигнала тахогенератора в схеме управления приводом.

Работа привода протекает следующим образом.

Приводной двигатель 1 разгоняет систему генератор-двигатель до какой-то определенной скорости. При достижении ею заданной скорости вращения начинается регулирование скорости вращения с участием тахогенератора.

При включенном преобразователе, когда транзисторы начинают работать в режиме ключа, в момент, когда ключ замкнут через сопротивление на индуктивную катушку 6, в ней накапливается энергия магнитного поля. При размыкании ключа возникает скачкообразное изменение напряжения и тока, вызванное наведением ЭДС самоиндукции и повышением напряжения на витках катушки. При этом энергия будет перекачиваться в цепь высоковольтного двигателя по частям, с очень малыми потерями.

Наглядно физический процесс, протекающий при этом, показан на фиг.2б.

Процессы, протекающие в системе, качественно и количественно могут быть описаны дифференциальными уравнениями.

С целью снижения массогабаритных размеров привода целесообразно применять вместо регулирования с усилением сигнала ЭМУ при управлении системой Г-Д по якорному возбуждению, управление системой Г-Д по якорному току, регулируя частоту работы электронного ключа и тем самым силу тока, перекачиваемую в цепь двигателя. В этом случае отпадает необходимость в ЭМУ.

Литература

1. Е.В.Миллер «Основы теории электропривода теории электропривода» М., Высшая школа, 1968, с.241-246.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах постоянного тока с обратной связью по скорости. Техническим результатом является усовершенствование конструкции электропривода постоянного тока с управлением по возбуждению. Электропривод постоянного тока содержит цепи отрицательных обратных связей по скорости и производной потока, приводной двигатель, который питается от источника напряжения U; бесколлекторный генератор постоянного тока, питающий якорную обмотку бесколлекторного двигателя постоянного тока. Генератор выполнен низковольтным, а двигатель постоянного тока - высоковольтным. Они расположены на одном валу. Электропривод содержит тахогенератор и электромашинный усилитель, реализующие функции отрицательней обратной связи по скорости, преобразователь тока, работающий в режиме электронного ключа, конденсатор, служащий для накопления энергий электрического поля, катушку индуктивности и диод, включенные таким образом, что катушка индуктивности обеспечивает накопление энергии магнитного поля, которая перекачивается с помощью преобразователя тока через диод к электродвигателю постоянного тока, при этом диод препятствует протеканию наведенного тока противоЭДС бесколлекторного высоковольтного двигателя постоянного тока. 2 ил.

Электропривод постоянного тока, содержащий приводной двигатель, выполненный таким образом, что разгоняет систему, включающую генератор постоянного тока, питающий якорную обмотку двигателя постоянного тока, тахогенератор и электромашинный усилитель, реализующие функции отрицательной обратной связи по скорости, отличающийся тем, что бесколлекторный генератор выполнен низковольтным, а бесколлекторный двигатель выполнен высоковольтным, и при этом они расположены на одном валу, в электропривод введены преобразователь тока, работающий в режиме ключа, катушка индуктивности и диод, при этом они включены таким образом, что катушка индуктивности обеспечивает накопление энергии магнитного поля, которая перекачивается с помощью преобразователя тока через диод к двигателю постоянного тока, а диод препятствует протеканию тока противоЭДС двигателя постоянного тока.