Устройство для управления электродвигателем постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению автоматизированньми электроприводами постоянного тока, и может быть использовано в широкорегулируемых электроприводах лодач металлорежущих станков. Известен электропривод постоянного тока, содержаний электродвигатель регулятор скорости, тиристорный уп равляемый выпрямитель, выход которого подключен к якорю электродвигател на валу которого- установлен датчик скорости 1. Недостатком этого электропривода при использовании- малоинерционных и высокомоментных электродвигателей является большая неравномерность вра щения на низких скоростях, что ограничивает диапазон регулирования скорости. Это объясняется тем, что при снижении скорости вращения до минимальных значений тиристорный управля мый выпрямитель, оказывается глубоко зарегулированным с максимальными углами управления, что ведет к возникновению режима прерывистых токов при изменении тока нагрузки от минимального до двухкратного номинального в малоинерционных.двигателях. Наличие широкой зоны прерывистых токов приводит в электроприводе к возникновению субгармонических.колебаний и большим пульсациям скорости и тока. Это вызывает существенное повьшгение неравномерности вращения и уменьшение диапазона регулирования скорости вращения двигателя. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устро ство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее трехфазный трансформатор, соединенн с трехфазным диодным выпрямителем , и с трехфазным тиристорньм выпрямителем, вход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя 2 Недостатком известного устройства является.малый диапазон регулирования скорости из-за большой неравномерности вращения на низких ск ростях, вследствие наличия большой зоны прерывистых токов и возникновения низкочастотных субгармоничес сих колебаний скорости и тока. В мо менты бестоковых пауз в режиме прерьшистого тока в электроприводе под действием момента.нагрузки возникают большие падения мгновенного значения скорости двигателя, которые не могут быть скомпенсированы системой управления. При увеличении момента нагрузки в режиме прерьгоистого тока значительно возрастает и неравномерность вращения, что существенно ограничивает диапазон регулирования скорости вращения в электроприводе. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования скорости путем уменьшения неравномерности вращения на низких скоростях. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее трехфазный трансформатор, соединенный с трехфазным диодным выпрямителем и с трехфазным тиристорным выпрямителем, выход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя, введены дополнительный тиристор, генератор импульсов, регулятор скорости, выходом подключенный к системе импульсно-фазового управления, соединенной с управляющими электродами трехфазного тирийторного выпрямителя, тахогенератор, соединенный выходом с первым входом регулятора скорости, релейный элемент, входом соединенный с вторым входом регулятора скорости , а выходом с управляющим. входом регулятора скорости и с входом генератора импульсов, выход которого подключен к управляющему электроду дополнительного тиристора, анод которого соединен с анодами трехфазного диодного выпрямителя и с ОДН1СМ из выводов якорной обмотки электродвигателя, катод дополнительного тиристора подключен к общей точк-е вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а катоды трехфазного диодного вьтрямителя соединены с дополнительными отводами каждой вторичной обмотки трехфазного трансформатора. Причем регулятор скорости состоит из операционного усилителя, в цепи обратной связи .которого.включены последовательно doeдинeнныe резистор и конденсатор, первого входного резистора,, подключенного к входу операционного усилителя, последовательно соединённых второго и третьего входных резисторов, последний из которых подключен .к входу, операционного усилителя и шунтирован полевым транзистором, причем первый и второй входные резисторы образуют соответственно первый и второй входы регулятора скорости, а затвор полевого транзистора - управляющий вход регулятора скорости.

На чертеже изображена схема устройства для управления электродвигателем постоянного тока,

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока содержит трехфазньй трансформатор 1,. соединенный с трехфазным тиристорным выпрямителем 2, подключенным к вьшоду якорной обмотки электродвигателя 3, трехфазный диодный выпрямитель 4, регулятор 5 скорости, подключенный к системе 6 импульсно-фазового управления, соединенной с управляющими электродами трехфазного тиристорного выпрямителя 2, тахогенератор 7, соедненньй с первым входом регулятора 5 скорости, релейный элемент 8, подключенный входом к второму входу регулятора 5 скорости, а выходом соеди ненный с управляющим входом регулятора 5 скорости и соединенный с входом генератора 9 импульсов, выход которого подключен к управляющему электроду дополнительного тиристора 10, анод которого соединен с анодами трехфазного диодного выпрямителя 4 и с одним из вьюодов якорной обмотки электродвигателя 3, катод дополнительного тиристора 10 подключен к общей точке вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1, а катоды трехфазного диодного выпрямиI теля 4 соединены с дополнительными рт водами от каждой вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1. Регулятор 5 скорости, состоит из операционного усилителя 11, в цепи обратной связи которого включены последовательно соединенные резистор 12 и конденсатор 13, первый входной резистор 14, последовательно соединенные второй 15 и третий 16 входные резисторы, последний из которых подключен к входу, операционного усилителя 1 1 и шунтирован полевым транзистором 17, затвор которого-соединен с выходом- релейного элемента 8.

Устройство работае-т следующим образом.

Пусть электропривод работает при больших задающих, сигналах и на выходе, релейного .элемента 8 сигнал iV Этот сигнал поступает на вход генератора 9 импульсов, который вырабатьюает импульсы высокой частоты. При этом тиристор 10 постоянно открыт, а якорная обмотка электродвигателя 3 подключена к выходу тиристорного . выпрямителя 2 и через открытый тиристор 10 к общей.точке вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1. Трехфазный диодный выпрямитель 4 закрыт, так.как через открытый тиристор 10 все диоды выпрямителя 4 подпираются напряжением с дополнительых отводов трансформатора 1. В этом режиме выходной сигнал релейного элемента-8. обеспечивает закрытое состояние полевого транзистора 17 и входное сопротивление-регулятора 5 скорости по задающему сигналу будет определяться как сумма- сопротивлений резисторов 15 и 16 Динамический коэффициент -передачи регулятора скорости определяется как отношение сопротивления резистора 12 к сумме сопротивлений резисторов-15 и 16. В этом режиме-работы,(большие величины задания на скорость) тиристорный выпрямитель 2 работает с максимальным (полным) фазным напряжением и соответственно с максимальным коэффициентом усиления,

Пусть электропривод работает при малых сигналах задания на скорость вращения. В этом случае на выходе релейного элемента 8 сигнал О и на выходе генератора 9 импульсов нет. Тиристор 10 закрыт,и якорная обмотка электродвигателя 3 оказьшается подключенной К выходу тиристорного выпрямителя 2 и через диоды трехфазного диодного вьшрямителя 4-к дополнительным отводам трехфазного трансформатора 1,

- Тиристорный выпрямитель 2 работает с пониженным фазным напряжением по сравнению с режимом больншх задающих сигналов на скорость-в.ращения, В этом случае, уменьшается коэффициент передачи-тиристорнога вьтрямителя 2, а для .компенсации-уменьшения коэффициента-передачи в регуляторе 5 скорости автоматически увеличивается коэффициент усиления за счет шунтирования резистора 16 полевым транзистором t7, когда сигнал на выходе релейного элемента 8 имеет значение О. При атом сопротивление-канахга 511 полевого транзисторй сток-исток 17 мало и входное ссшротивление по задающему сигналу.определяется -со противлением резистора 15, а динамический коэффициент передачи определя eiTCH как отношение сопротивлений резисторов 12 к 15. В этом режиме существенно уменьшается угол.управления тиристорного

А выпрямителя,- что существенно уменьшает зоны прерьтистых- токов- и исключае.т его в режиме, когда электродвигатель, нагружен. Все это приводит/к уменьшению.пульсации скорости и тока, уменьшению неравномерности- вращения на малых скоростях и расширению диапазона регулирования, скорости вращения в электроприводе.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее трехфазный трансформатор соединенный с трехфазным-диодным выпрямителем и с трехфазным тиристо- рным выпрямителем, выход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости вращения, в него введены дополнительный тиристор,, генератор импульсов, регулятор скорости, выходом подключенный к системе импульсно-фазового управления, соединенньй с управляющими электродами трехфазного тиристорного выпрямителя, тахогенератор, соединенный выходом с первым входом регулятора скорости, релейный элемент, входом соединенный-свторым входом регулятора скорости,, а выходом - с управляющим входом регулятора скорости и с входом генератора импульсов, выход которого подключен к управляющему электроду дополнительного тиристора, анод которого соединен с анодами трехфазного диодного выпрямителя и с одним из выводов якорной ормотки электродвигателя, катод дополнительного тиристора подключец к общей точке, вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а катоды трехфазного диодного выпрямителя соединены с дополнительными отводами каждой вторичной обмотки трехфазного трансформатора. 2. Устройство по п. 1, .о т л и ч а ю щ е е,с я тем, что регулятор скорости состоит -из операционного усилителя,- в цепи .обратной связи которого включены последовательно соединенные резистор ч конденсатор, первого входного резистора,- подключенного к входу операционного усилителя, последовательно соединеннных второго и третьего входных резисторов, поссл ел ледний из которых подключен к входу операционного усилителя и шунтирован полевым транзистором, причем первый |и второй входные, резисторы .образуют соответственно первый, и второй входы регулятора , a затвор поЛевого транзистора - управлямиЕсий вход регулятора .скорости.