Широтно-импульсный регулятор частоты вращения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1986 года по МПК H02P5/16 

тактора, а также звено коммутации на тиристорах 12-17. В устройство введены резистор 6, тиристоры 7, 8 и 9, а контактор снабжен размыкающим контактом 10, при этом обмотка возбуждения (ОВ) 11 электродвигателя подключена к силовой части 2. Устройство работает в двух режимах. В первом режиме напряжение на ОВ 11 постоянно а напряжение на Я 4 изменяется. Частота вращения изменяется от О до

I .

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах с квадратичной зависимостью момента нагрузки от частоты вращения (приводах гребных винтов, компрессоров, вентиляторов и т.д.).

Целью изобретения является улучшение массогабаритных характеристик.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - диаграммы напряжений и токов элементов поясняющие его работу.

Устройство содержит систему управления 1 и силовую часть 2, состоящую из первого силового тиристора 3, включенного последовательно с цепью якоря 4 электродвигателя и шунтированного замыкаюагим контактом 5 контактора, а также звено коммутации.

В устройство введены резистор 6, второй силовой тиристор 7 и два дополнительных тиристора 8 и 9, а контактор снабжен дополнительным размыкающим контактом 10, при этом шунто- вая обмотка возбуждения 11 .электродвигателя подключена к входу силовой части 2 через параллельно соединеные резистор 6, второй силовой тиристор 7 и дополнительный размыкающий контакт 10 контактора. Звено коммутации выполнено в виде трех параллельно соединенных цепей, состоящих каждая из двух последовательно включенных вспомогательных тиристоров 12, 13 14, 15, и 16, 17), между общими точками которых включены два конденсатора 18, 19. Точка соединения анодов вспомогательных тиристоров 2, 14 и 16 соединена с анодаки си75

0,75 п „о, . Во втором режиме напряжение на Я 4 постоянно, а на ОВ 11 изменяется. При этом частота вращения регулируется от 0,75 п„„„ до п „, где п„о„- номинальная частота вращения. В регуляторе суммарная величина конденсаторов 18 и 19, выбирается из условия коммутации тока в цепи Я 4 при частоте вращения 0,75 Пц„, поэтому величина конденсаторов меньше. 3 ил.

2

ловых тиристоров 3 и 7, а точка соединения катодов вспомогательных тиристоров 13, 15 и 17 соединена с катодом каждого силового тиристора 3,

7 дополнительные тиристоры 8 и 9. В составе силовой части 2 пот казан также разрядный диод 20.

Система управления 1 содержит генераторы импульсов 21, 22, работающие в автоколебательном режиме, генераторы импульсов 23, 24, работающие в ждущем режиме, триггер 25, 26, переключатели 27, 28 и катущку 29 контактора. Если подвижные контакты

переключателей 27 и 28 находятся в положении а, то напряжение питания поступает на генераторы 21 и 23, триггер 25 и катушку 29 контактора, если в положении б - на генераторы

22, 24 и триггер 26. Выходы генераторов 23 и 24 соединены с цепями управления силовых тиристоров 7 и 3, а выходы триггеров 25 и 26 - с цепями управления вспомогательных тиристоров 12-17 и дополнительных тиристоров 8, 9. Контактами 30 и 31 контактора генераторы подключаются к клеммам переключателя 27.

Устройство работает в двух режимах.

В первом режиме напряжение на обмотке возбуждения 11 остается постоянным, а напряжение на якоре 4 изменяется. При этом частота вращения

изменяется в диапазоне от О до 0,75 Пвд ,

Во втором режиме напряжение на якоре 4 постоянно, а на обмотке возбуждения 1 изменяется. При этом часi1

тота вращения регулируется в пределах от 0,75 Пцо до п, , где номинальная частота вращения.

При работе в первом режиме щетка переключателя 27 устанавливается в положение б. Тогда напряжение питания через переключатель 27 и размыкающий контакт 31 контактора поступает на генераторы импульсоб 22, 24 и триггер 26,

На фиг.2 представлены диаграммы, поясняющие работу регулятора в этом режиме, на которой обозначено:

ijnp li ijnpiT j упр9 ijnpj пульсы управления на тиристорах 12-. 17, 9, 3;

и 18 t4 напряжение на конденсаторах 18, 19;

и - напряжение на якоре 4 электродвигателя ;

вогб ® обмотке возбуждения 11 электродвигателя.

В момент времени t генератор 22 сформирует импульс напряжения, пос- тупающий на входы генератора 24 и триггера 26. Триггер 26, срабатывая, установится в положение, в котором импульсы напряжения поступают с одного его плеча на вспомогательные и дополнительный тиристоры 12, 16, 15 и 9. Включаясь, тиристоры соединяют конденсаторы 18 и 19 параллельно, которые при этом заряжаются через цепь якоря 4. Затем в момент времени t (временной интервал tj - t может плавно регулироваться) генератор 24 сформирует импульс напряжения, поступающий на управляющий электрод силового тиристора 3. Тиристор 3, вклю чаясь, обеспечивает подачу напряжения на якорь 4 электродвигателя. Далее в момент времени генератор 22 снова сформирует импульс напряжения, поступающий на входы генератора 24 и триггера 26. Триггер 26, срабатывая, устанавливается в положение, в котором импульсы напряжения поступают с второго его плеча на вспомогательные и дополнительный тиристоры 14, 13 и 17 . Включаясь, тиристоры соединяют конденсаторы 18, 19 параллельно и конденсаторы перезаряжаются через цепь якоря 4, формируя на тиристоре 3 обратное напряжение, выключающее его. Далее описанные электрические процессы будут периодически повторяться.

2754

В результате этого напряжение на якорных зажимах будет представлять периодическую последовательность импульсов. Плавное регулирование среднего значения напряжения на якоре электродвигателя осуществляется изменением величины регулирующего резистора (на фиг.1 не показан) генератора 24. Поскольку напряжение возбуждения в этом режиме остается постоянным, то изменение среднегб значения напряжения на якорных зажимах будет сопровождаться изменением частоты-вращения электродвигателя, причем верхняя граница диапазона регулирования равна 0,75 п . Это объясняется тем, что регулирование осуществляется при зашунтированном резисторе 6 и магнитном потоке электродвигателя, превьшающим номинальное значение.

Для перехода во второй режим щетка переключателя 27 ставится в положение а. В этом случае напряжение питания поступает ка генератор импульсов 23, триггер 25 и катушку 29 контактора. Контактор, срабатывая, зашунтируст силовой тиристор 3, рас- шунтирует резист ор 6 и подключит генератор 21 к источнику питан ш. Диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу регулятора в этом режиме, показаны на фиг.З, где приняты те же обозначения, что на фиг.2.

В момент времени t, генератор 21 сформирует импульс напряжения, поступающий на входы генератора 23 и триггера 25. Триггер 25, срабатывая, устанавливается в положение, в котором импульсы напряжения с его выхода поступают на управляющие электроды вспомогательных и дополнительного тиристоров 12, 17 и.8. Вспомогательные тиристоры включаются, соединяя конденсаторы 18, 19 последовательно. Конденсаторы 18, 19 при этом заряжаются через цепь обмотки возбуждения 11. Затем в момент времени tj (временной интервал t t, может плавно изменяться с помощью регулирующего резистора генератора 23, который на фиг.1 не показан) генератор 23 сформирует импульс напряжения, поступающий на управляющий электрод силового тиристора 7. Тиристор 7, включаясь, шунтирует резистор 6. Да- лее в момент времени tj генератор

21 снова сформирует импульс напряжения, поступающий на входы генератора 23 и триггера 25. Триггер 25 при этом устанавливается в положение, в кстором импульсы напряжения с его выхода поступают на управляющие электроды вспомогательных и дополнительного 16, 13 и 8 тиристоров. Вспомогательные тиристоры, включаясь, соединяют конденсаторы 18, 19 последовательно, перезаряжая их через цепь обмотки возбуждения 11. При этом на силовом тиристоре 7 формируется отрицательное напряжение, выключающее его. Далее описанные электрические процессы будут периодически повторяться.

Изменяя с помощью регулирующего резистора генератора 23 соотнощение временных интервалов, можно плавно изменять величину тока возбуждения электродвигателя. При этом, поскольку напряжение на якорных зажимах электродвигателя остается постоянным и равным номинальному значению, час- TOitd его вращения будет плавно регулироваться в диапазоне от 0,75 Пцд до и„о .

В данном регуляторе суммарная величина конденсаторов 18 и 19, соединённых параллельно, выбирается из условия коммутации тока, протекающего в цепи якоря, при частоте его вращения 0,75 Пцр„ .

Регулятор используется в электроприводах с квадратичной зависимостью статического момента нагрузки ОТ Частоты вращения (приводах греб- НЫх винтов, судовых насосов, компрессоров, вентиляторов и т.д.) поэтому при частоте вращения равной 0,75 п в связи с тем, что эта частота вращения достигается при повышенном магнитном потоке, в цепи якоря протекает ток, 0,47 1, , т.е. величина емкости коммутирующего конденсатора примерно на 50% меньше величины емкости конденсатора известного устройства.

Формула изобретения

Широтно-импульсный регулятор частоты вращения электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения, содержащий систему управления и силовую часть, состоящую из первого

силового тиристора, включенного последовательно с цепью якоря электро- двигателя и шунтированного замыкаю- , щнм контактом контактора, а также звено коммутации, отличаю-;

Щ и и с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных характеристик, в него введены резистор, второй силовой тиристор и два дополнительных тиристора, а контактор снабжен дополнительным размыкающим контактом, при этом шунтовая обмотка возбуждения электродвигателя подключена к входу силовой части широтно-импульс- ного регулятора через параллельно

соединенные резистор, второй силовой тиристор и дополнительный размыкающий контакт контактора, а звено коммутации вьшолнено в виде трех параллельно соединенных цепей, состоящих

каждая из двух последовательно включенных вспомогательных тиристоров, между общими точками которых включены два конденсатора, причем точка соединения анодов вспомогательных

тиристоров соединена с анодами силовых тиристоров, а точка соединения катодов вспомогательных тиристоров соединена с катодом каждого силового тиристора через дополнительные тиристоры.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприв-одах с квадратичной зависимостью момента нагрузки от частоты вращения. Цель изобретения - улучшение массогабаритных характеристик. Устройство содержит систему управления 1, силовую часть 2, состоящую из тиристора 3, якоря (Я) 4 электродвигателя, замыкающего контакта 5 конСЛ