Электропривод стабилизированной частоты вращения Советский патент 1983 года по МПК H02P5/06 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к электротехни ке и может быть использовано в различных устройствах (электромашинных преобразователях энергии, насосах и т. п,.), где электропривод должен обеспечить стабилизацию частоты врашения выходного вала вне зависимости от изменений нагрузки или колебаний величины напряжения пуггаклцего источника. Известен электропривод стабилизированной часто-ты вращения, реализующий принцип управления электродвигателем постоянного тока путем соответствующего вютючения в. цепь якорной обмотки силового импутхьсного регулятора напряжения при стабилизированном номинальном возбуждении электродвигателя С1 3 Однако этот электропривод отличается высоким уровнем создаваемых элект ромагнитных помех (ввиду импульсного потребления тока от питающего источника) и необходимостт ю исполнения силового регулятора на полную выходн то мощность питаемого электродвигателя

ВРАЩЕНИЯ (ввиду простого каскадного включения элементов привода посхеме: источниксиловой регулятор -якорная цепь электродвигателя). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод стабилизированной частоты вращения, содержащий электродвигатель постоянного тока, один вывод обмотки якоря которого через последовательно соединенные диоды и вторичную обмотку выходного трансформатора конвертора, пусковое сопротивление, щунтированное контактом контактора ускорения пускЕггеля, пускатель соединен. с положительным вьшодом источника питания, отрицеггельный вьтод которого черюз пускатель- связан с одним вьгоодом обмотки возбуждения и вторым выводом обмотки якоря электродвигателя и выводом конвертора, входы которого соединены с контактором ускорения пускателя и датчикакш тока и частоты врашения электродвигателя С 21 . Основным недостатком электроприВода является необходимость в дополнительном стабилизированном источнике напряжения или дсшолнительяом устройстве стабилизашга напряжения для питан обмоткк независимого возбуждения эяек троявигателя. Цель изобретения - упрощение электропривода стйбилкзированной частоты вращения. Поставленная цель достигается тем что в электропривод введены два раздел I тельных диода, катоды которых соединены между собой и с другим выводом обмотки возбуждения электродвигателя, анод одного разделительного диода соедннен через пускатель с поло кительным выводом источника питания, а аибд другого разделите/шного диода - с выводом обмотки якоря электродвигателя. На фиг. 1 показана приникшиальная электрическая схема электропривода ста билизированной частоты вращения; на фиг. 2 - графики изменения напряжения (а), тока якоря электродвигателя ( б), тока возбуждения (в) и частоты вращения электродвигателя (г). Электропривод стабилизированной час тоты вращения содержит электродвигател постоянного тока, один вьюод обмотки 1 якоря которого через последовательно соединенные диоды 2 и 3 и вторичную обмотку выходного трансформатора 4 конвертора 5, пусковое сопротивление 6 шунтированное контактом 7 контактора ускорения пускателя 8, пускатель 8 соединен с положительным вьгоодом источника 9 питания, отрицательный вывод которого через пускатель 8 связан с одним вьтодом обмотки 1О возбуждения и вторым выводом обмотки 1 якоря электродвигателя и вьтодом конвертора 5, входы которого соединены с контактором ускорения пускателя 8 и датчика ми тока 11 и частоты 12 вращения электродвигателя, разденительньхе диоды 13 и 14, катоды которых соединены между собой и с другим выводом обмот ки 10 возбуждения электродвигателя} анод разделительного диода 13 связан через пускатель 8 с положительным выводом источника 9, а анод разделительного диода 14 соединен с выводом ОЙУГОТКИ 1 . Конвертор 5 является вольтодобавочным устройством питания цепи обмотки 1 якоря, суммируясь с напряжением исто ника 9 питания. 10 83 Электропривод работв&т следующим образом. На начальном интервале О-ft периода пуска выходное напряжение источника , 9 через пускатель 8 подведено к обмотке 10 возбуждения через разделительгный диод 13, а также к обмотке 1 якоря через пусковое сопротивление 6 и выходную цепь 2-3-4 конвертора 5, который при этом выключен, т.е. не преобразует подаваемое на его вход напряжение постоянного тока. В соответствии с вреМённьп и графиками фиг. 2 на интервале 0+t-j Яйпряжение на обмотке 1 якоря плавно увеличивается по мере его разгона, стремясь дос№гнуть величины и напряжения источника 9; ток обмотки 1 якоря быстро достигнув максимального пускового значения, плавно уменьшается по мере разгона электродвигателя и роста величины его частоты вращения и противоЭДСуток возбуждения электродвигателя увеличивается по экспоненте в соот-ветствии с-электромагнитной постоянной времени обмотки 1О возбуждения, стремясь достичь значения определяемого величиной питающего напряжения . источника 9 и сопротивлением обмот ки 10 выходная частота u) вращения двигателя плавно увеличивается, начиная с исходного нулевого значения. Затем, с момента времени t-i-, замыкания контакта 7 контура ускорения пускателя, шунгирунлцего при этом пусковое сопротивление б, начинается второй интервал i. + -fe2 периода пуска электропривода, на котором конвертор 5 закрыт, а к иепи обмотки 1 якоря электродвигателя подведено полностью напряжение источника 9. При этом в соотве1ч:гтвии в временньп га графиками фиг. 2 на i интервале -Ь +-tg и пря экие на обмотке 1 якоря электродвигателя скачком достигает значения напряжения источника 9, оставаясь, однако, меньшим номинальной величины; ток обмотки 1 якоря совершает второй пусковой бросок и затем плавно уменьшается по мере роста частоты вращения и пративо-ЭДС якоря ток обмотки 10 возбуждения остается на постоянном, ранее достигнутом уровне J-fo 9 1 меньшим, однако, номинальной величины; выходная частата вращения двигателя продолжает увеличиваться, достигая к концу интервала значения uj , меньшего, чем номинальная заданная величина. Далее, с момента времени i --tn ночинается третий, заключительный интервал . периода запуска электропривода, на котором начинается работа конвертора 5, запускаемого с выдержкой времени Ai(i2 - i ) по цепи управляющей блокировки с замыкающимся контактом 7 контактора ускорения пускателя 8. При этом в соответствии с временными графиками фиг. 2 на интервале 2 3 учетом действия на управляющие входы конвертора 5 напряжений датчика 12 частоты вращения и датчика 11 тока якоря выходное напряжение конвертора 5 плавно увеличивается и, суммируясь с.выходным напряжением источника 9, обеспечивает увеличение напряжения на обмотке 1 якоря до заданной номинальной величиформируется оптимальная (почти прямоугольная по заполнению) токовая диаграк-гма якорного тока электродвигателя, обеспечивающая его дальнейший разгон (б); начинает проводить ток разделительный диод 14 изза превышения напряжения на обмотке 1 над напряжением источника 9, что в итоге приводит к увеличению тока в обматке 10 возбуждения до номинальной величины д рлределяемой подводимой со стороны якоря номинальной величиной напряжения (в); выходная частота вращения электродвигателя по мере его разгона достигает заданной номинальной величины ш, Наконец, начиная с момента 1 t, дЪстижения номинальной величины частоты вращения, электропривод переходит в статический установившийся режим рабо ты. При этом изменения напряжения источника 9, изменения нагрузют на валу электродвигателя и другие возмущающие факторы компенсируются соответствующ подрегулированием выходного напряжения конвертора 5, при котором частота вращения поддерживается на задатгаом номинальном уровне с высокой степенью точности вследствие поддержаипя напряжения на обмотке 1 якоря электродвига теля на уровне близком к номинальному И практически постоянном номинальном магнитном потоке возбуждения электродвигателя. Тахим образом, введение разделителыпьос диодов исключает необходимость в отдельном- стабилизированном источнике для электропитания обмотки возбуждения электродвигателя и, следоватепьно, приводит к упрощению электрсшривьда. ормула изобретени Электропривод стабилизированной частоты Вращения, содержбцций электродвигатель постоянного тока, один вывод обмотки якоря которогочерез последовательно соединенные диоды и вторичную обмотку выходного трансформатора конвертора, пусковое сопротивление, шунтированное контактом контактора ускорения пускателя, пускатель соединен с положительным выводом источника питания, отрицательный вьтод которого через пускатель соединен с одним вьюо дом обмотки возбуждения и вторым выводом обмотки якоря электродвигателя и вьгоодом конвертора, входы которого соединены с контактором ускорения пускателя и датчиками тока и частоты Вращения электродвигателя, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью его упрощения, в него введены дв1а разделительных диода, катоды которых соединены между собой и с другим выводом обмоткк возбуждения электродвигателя, анод одного разделительного диода соединен через пускатель с положительным вьтодом источника питания, а анод другого разделительного диода - с выводом обмотки якоря электродвигателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Коссов О. А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. УМ., Энергия, 1971, с. 366-367. 2.Моин В. С. , Лаптев Н. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., Энергия, 1962, с. 2О6.