Управляемая электрическая машина постоянного тока Советский патент 1986 года по МПК H02P7/12 H02P9/30 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматических системах регулирования частоты вращения электродвигателей или выходного напряжения генераторов.

Целью изобретения является повышение надежности и снижение уровня электрических помех.

На чертеже представлена принципиальная схема системь регулирования частоты вращения управляемой электрической машины постоянного тока, используемой в качестве элб;к- тродвигателя,

Управляемая электрическая машина постоянного тока содержит обмотку якоря 1, связанную через сериесную обмотку 2 возбуждения и обмотку 3 д ополнительньпс полюсов одним концом с плюсовым 4, а другим - с минусовым 5 силовыми выводами электрической сети, первую обмотку 6 возбу;едения, соединенную началом с плюсовым силовым выводом электрической, сети, а концом - с анодом гасящего диода 7 и через параллельно соединенные эмиттер-коллекторный переход первог ключевого транзистора 8 и первый защитный стабилитрон 9 - с минусовым силовым выводом электрической сети, управляемый широтно-импульсн 1й модулятор 10,-первым выходом подключенный к управляющему переходу первого гслючевого транзистора, ограничительный резистор 11, вторую обмотку 12 возбуждения, намотанную согласно с первой обмоткой возбуждения, второй ключевой транзистор 13 и второй за- вдатный стабилитрон 14. -Конец второй обмотки 12 возбуждения соединен с минусовым силовым выводом5 электрической сети, а начало через параллельно включенные змиттер-коллектор ный переход второго ключевого транзистора 13 и второй за 1штный стабилитрон 14 - с плюсовым силовым выводом электрической сети, а через ограничительный резистор 11 - с катдом гасящего диода 7, управляющий переход второго ключевого транзистора подсоединен к второму выходу управляемого широтно-импульсного модулятора 10.

Система регулирования частоты врщения с управляемой электрической машиной постоянного тока может допонительно- включать в себя датчик 15

2 i9422

частоты вращения электрической мащи ны пос;тоянного тока, выход которого подключен к входу измерительного органа 16 отклонения частоты вращения, J Выход измерительного органа 16 отклонения частоты вращения подсоединен к управляющему входу управляемого щиротмо-импульсного модулятора 10.

Управляемая электрическая мащина 10 постоянного тока работает следующим образом.

Регулирование среднего значения тока в первой 6 и второй 12 обмотках возбуж,цения осуществляется путем из- J5 менения относительной продолжительности открытого состояния первого 8 и второго 13 ключевых транзисторов. У1фавление указанными транзисторами 8 и 13 осуществляет управляемый ши- 20 ротно-импульсный модулятор, причем в зависимости от схемного решения управляемого щ1-гротно-импульсного модулятора он может либо открывать и закрывать первый и второй ключе- 25 вые транзисторы одновременно, либо управлять ими в противофазе, когда момент открытия первого ключевого транзистора смещен по отношению к моменту открытия второго ключевого 30 транзистора на половину периода переключений.

В каждый момент времени возможен один из трех вариантов состояний первого и второго ключевых транзисторов: когда оба ключевых транзистора -открыты, когда оба ключевых транзистора закрыты, когда один из ключевых транзисторов закрыт, а другой открыт.

При открытий обоих ключевых транзисторов токи первой и второй обмоток возбуждения протекают по цепи: плюсовой силовой вывод 4 электрической сети - первая обмотка 6 воз- б окдения - первый ключевой транзистор 8 и второй ключевой транзистор 13 - вторая обмотка 12 возбуждения - минусовой силовой вывод 5 электрической сети. В этом случае общий ток возбуждения максимальный.

При закрытии обоих ключевых транзисторов ток возбуждения протекает по цепи: плюсовой силовой вывод элек- трической сети 4 - первая обмотка 6 возбуждения - гасящий диод 7 - ограничительный резистор 11 - вторая обмотка возбуждения 12 - минусовой

силовой вывод обмотки 5 возбуждения и имеет минимальное значение.

В случае, когда один из ключевых транзисторов открыт (например, первый), а другой закрыт (например, втрой) , ток возбуждения протекает по следующим цепям: плюсовой силовой вывод электрической цепи - первая обмотка возбуждения - первый ключевой транзистор - минусовой силовой вывод электрической сети-; плюсовой силовой вывод электрической сети - первая обмотка возбуждения - гасящий диод - ограничительный резистор вторая обмотка возбуждения - минусовой силовой вывод электрической сети. При этом ток возбуждения имеет промежуточное значение между максимальным и минимальным.

Во всех трех рассмотренных случаях ток, потребляемый от электрической сети на возбуждение управляемой электрической машины постоянного тока, неравен нулю, а диапазон изменения этого тока меньше, чем

&7

аналогичный диапазон в прототипе. Поэтому уменьшается амплитуда импульсного потребителя тока в электрической сети, что снижает уровень электрических помех.

Защита первого и второго ключевых транзисторов от перенапряжений, возникающих вследствие резкого изменени тока в обмотках возбуждения и от импульсных перенапряжений в электрической сети, осуществляется защитными стабилитронами, которые при превышении напряжениями между эмиттером и коллектором этих транзисторов допустимой величины пробиваются и уменьшают эти напряжения .

В случае обрыва цепей одной из обмоток возбуждения ток протекает по другой обмотке возбуждения. Поэтому при использовании управляемой электрической машины постоянного тока в двигательном режиме уменьшается вероятность полного исчезновения тока возбуждения и возрастания частоты вращения управляемой электрической машины постоянного тока выше допустимого значения, которое может привести к выходу ее из строя. Кроме того, при перепутанной полярности электрической сети не происходит короткого замыкания в управляемой электрическо машине постоянного тока через гася- мий диод и первый защитный стабилитрон что имеет место в прототипе.

2249А24

так как величина тока через защитные стабилитроны и гасящий диод при перепутанной полярности напряжения сети ограничена сопротивлением ограничи , тельного резистора. Это приводит к увеличению надежности работы управляемой электрической машины постоянного тока.

Таким образом, при использовании предложенной управляемой электрической машины постоянного тока по сравнению с прототипом повышается надежность.работы и снижается уровень электрических помех в электрической сети.

Формула изобретения

Управляемая электрическая машина постоянного тока, содержащая обмотку якоря, связанную одним концом с плюсовым, а другим - с минусовым силовыми выводами электрической сети, первую обмотку возбуждения, соединенную началом с плюсовым силовым выводом электрической сети, а концом - с анодом гасящего диода и через параллельно соединенные, эмиттер-коллекторный переход первого ключевого транзистора и первый защитный стабилитрон - с минусовым силовым выводом электрической сети, управляемый ши- ротно-импульсный модулятор, первым выходом подключенный к управляющему

переходу первого ключевого транзистора, ограничительный резистор, о т- личаюшая ся тем, что, с целью повышения надежности и снижения уровня электрических помех, в

нее введены вторая обмотка возбуждения, намотанная согласно с первой обмоткой возбуждения, второй клю- чевый транзистор и второй защитный стабилитрон, причем конец второй

обмотки возбуждения соединен с минусовым силовым выводом электрической сети, а начало через параллельно включенные эммитер - коллекторный переход второго ключевого транзистора и второй защитный стабилитрон- с плюсовым силовым выводом электрической сети и через ограничительный резистор - с катодом гасящего диода, управляющий переход второго

ключевого транзистора подсоединен к второму выходу управляемого широтно-импульсного модулятора .

Изобретение относится к электрическим машинам постоянного тока. Целью изобретения является повышение надежности и снижение уровня электрических помех. Устройство содержит обмотку 1 якоря, связанную через обмотку 2 возбуждения с плюсовым выводом 4 сети, а через обмотку 3 - с минусовым выводом 5 сети. К выводу 4 сети подсоединено начало обмотки 6 возбуждения. Конец обмотки 6 подключен к аноду гасяшего диода 7 и через стабилитрон 9 и эммитер - коллекторный переход транзистора к выводу 5 сети. Транзистор 8 управляется широтно-импульсным модулятором (ШИМ) 10. Цель достигается тем, что в устройство введена обмотка 12 возбуждения, транзистор 13 и стаг билитрон 14. При этом обмотка 12 концом подключена к выводу 5 сети. Начало обмотки 12 через резистор 11 соединено с катодом диода 7, а через .стабилитрон 14 и эммитер - коллекторный переход транзистора 13 с выводом 4 сети. Транзистор 13 управляется также от ШИМ 10. 1 ил, с S5 (Л 1C 1чЭ 4 СО 4 to