Устройство для отключения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК H02P3/12 H02H3/20 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты потребителей от воздействия импульсных помех по цепям источников питания. . Целью изобретения является повышение надежности устройства путем снижения амплитуды перенапряжений и уровня импульсных помех на выводах источника питания в момент отключения электродвигателя. На фиг. 1 представлена схема устройства для отключения электродвигателя постоянного тока; на фиг. - временные диаграммы работы устройства. Обозначения на фиг. I-4: l/t- напряжение на выводах источника при включенном электродвигателе; l/j установившееся напряжение на выводах источника после отключения электродвигателя; tlu - ток источника; я - ток якоря электродвигателя; в - ток обмотки возбуждения; ид.т - ток в обмотке, якоря при динамическом торможении; Д1/ г - Vi - разность уровней напряжения на выводах источника при включенном ..и отключенном электродвигателе. Устройство содержит ключ 1 и первый диод 2, соединенные последовательно с источником 3 питания и обмоткой якоря электродвигателя 4, первый транзистор 5, соединенный коллектором с первым выводом обмотки якоря электродвигателя 4 через первый резистор 6, базой - с общей точкой ключа I и первого диода 2 с первым выводом второго резистора 7, а эмиттером - с общей точкой, первого диода 2 и второго вывода обмотки якоря электродвигателя 4, а также второй транзистор 8, базо-эмиттерным переходом .подключенный параллельно первому резистору 6, а коллектором связанный с общей точкой источника 3 питания и ключа 1. В устройство введены конденсатор 9, второй диод 10, третий резистор 11. Конденсатор 9 включен между первым минусовым выводом обмотки якоря электродвигателя 4 и эмиттером первого транзистора, связанным с вторым выводом этой обмотки через диод 10, второй вывод резистора 7 соединен с первым выводом обмотки якоря электродвигателя 4 непосредственно, а коллектор второго транзистора 8 - . с общей точкой источника 3 и ключа 1 через резистор 11. Устройство работает следующим образом. При замкнутом ключе 1 электродвигатель 4 работает в двигательном режиме. В установивщемся режиме уровень напряжения на зажимах источника 3 равен Ц, а ток источника определяется значением lla 5(фиг. 2). Падением напряжения па диоде 2 транзистор 5 заперт. Соответственно заперт и транзистор 8, так как его эмиттер и база имеют одинаковый потенпиал. Кпилемсатор 9 при этом заряжен до напряжения, равного Ui за вычетом падения напряжения на диодах 2 и 10. При размыкании ключа 1 цепь питания якорной обмотки 4 разрывается. Ток источника практически мгновенно стремится уменьшиться до нуля. Однако одновременно с этим под действием обратной ЭДС электродвигателя (ее полярность пока.эана на фиг. 2) по цепи управления транзистора 5 течет ток, вследствие чего указанный транзистор переходит в режим насыщения. За счет этой же ЭДС через.якорную обмотку 4, насыщенньж эмиттер - коллекторный переход транзистора 5 и резистор 6 течет ток, обусловливающий динамическое торможение двигателя. Падение напряжения на резисторе 6 приводит к открыванию транзистора 8 и, следовательно, к тому, что через его эмиттер - коллекторный переход и резистор 11 начинает протекать ток источника 3. Таким образом, уменьшение тока источника через обмотку якоря компенсируется, увеличением тока по цепи резистора 11 и транзистора 8. Так как величина резистора 11 выбрана такой, чтобы ток через него в начальный момент был равен номинальному току электродвигателя в двигательном режиме, то при пренебрежении индуктивростью обмотки якоря 4 полный ток источника питания в первый момент размыкания ключа 1 практически остается неизменным. В действительности же из-за индуктивности обмотки якоря имеется запаздывание нарастания тока Зд.т динамического торможения в момент размыкания ключа I (фиг. 3). В результате этого ток через резистор 6 сразу не успеет достичь значения, обеспечивающего насыщения транзистора 8, и следовательно ток через резистор 11 по величине недостаточен для компенсации снизившегося до нуля тока источника. В итоге на выводах источника питания ц момент ti размыкания ключа 1 возникает пиковый бросок напряжения (фиг. 3), который является помехой для других потребителей источника 3. Для устранения этой помехи в устройство введен конденсатор 9. Зарядившись от источника питания при работе в двигателбном режиме конденсатор 9 при размыкании ключа 1 частично разряжается через цепь управления транзистора 5 и открывает его. Это ведет к тому, что основной ток разряда конденсатора затем протекает через резистор 6, падение нацряжения на котором сразу же при размыкании ключа 1 открывает полностью транзистор 8. Таким образом, запаздывание открытия транзистора 8 ликвидируется, и, следовательно, устраняется импульсная Помеха на выводах источника.

По мере торможения ток 1д.т, протекающий через резистор 6, уменьшается, падение напряжения на нем снижается, и транзистор 8 постепенно закрывается, следствием чего является снижение тока через резистор II, т.е. тока Зя источника (фиг. 4). Соответственно напряжение на выводах источника плавно без бросков возрастает до нового установившегося значения Uj.

Предлагаемое устройство при размыкании цепи питания электродвигателя обеспечивае поддержани1е тока источника примерно на неизменном уровне и плавное его уменьшение по мере снижения скорости вращения электродвигателя. Напряжение на выводах источника так же плавно возрастает от значения {/i до l/j, что существенно снижает импульсные помехи и амплитуду перенапряжений на выводах источника питания. В результате повыш ется надежность работы источника и связакных с ним потребителей.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА от источника питания, содержащее ключ и первый диод, соединенные последовательно с источником питания и обмоткой якоря электродвигателя, первый транзис тор, соединенный коллектором с Первым выводом обмотки якоря электродвигателя через первый резистор, базой - с обш,ей точкой ключа и первого диода и с первым выводом второго резистора, а эмиттером связанный с общей точкой первого днода н второго вывода обмотки якоря электродвигателя, а также второй транзистор; базо-эмиттерным переходом подключенный параллельно первому резистору, а коллектором связанный с общей точкой источника питания и ключа, отличающееся тем, что с целью повышения его надежности путем снижения амплитуды перенапряжений и уровня импульсных помех на выводах источника пита;ния в момент отключения электродвигателя, в устройство введены конденсатор, второй диод и третий резистор, при этом конденса тор включен между первым выводом обмотки якоря электродвигателя и эмиттером первого транзистора, связанным с вторым выводом этой обмотки через второй диод, втос рой вывод второго резистора соединен с перр (Л вым выводом обмотки якоря элёктрбдвйга-i теля непосредственно, а коллектор второго транзистора связан с общей точкой источчика питания и ключа через третий резистор. о: 05 to ел

Фе/г.2

Фuг.J

иг

Фиг4