Электропривод постоянного тока с независимым возбуждением Советский патент 1987 года по МПК H02P3/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу постоянного тока.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности торможения.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема электропривода постоянного тока с независимым возбуждением для случая нереверсивного управления при однополупериодном питании обмоток якоря и возбуждения; на фиг. 2- то же, при двухполупериодном питании обмоток якоря и возбуждения; на фиг. 3 - принципиальная схема электропривода для случая реверсивного управления при двухполупериодном питании обмотки возбуждения и однополупериодном питании обмотки якоря.

Электропривод постоянного тока с независимым возбуждением (фиг. 1) содержит двигатель, обмотка 1 якоря которого через регулируемый выпрямитель 2 подключена к источнику питания, который через выпрямитель 3 подключен к обмотке 4 возбуждения, транзистор 5. Эмиттер транзистора 5 соединен с выходом регулируемого выЬрямителя 2 и одним из выводов обмотки 1 якоря. База транзистора 5 соединена с выводом выпрямителя 3 и одним из выводов .обмотки 4 возбуждения , а коллектор транзистора 5 связан с другими выводами обмотки 1 якоря и обмотки 4 возбуждения.

Гезистор 6 включен в цепь коллектора транзистора 5 и выполняет функции тормозного резистора. В общем случае сопротивление резистора 6 может выбираться в пределах от пуля

fO

15

зистор 5 и резистор 6 подключены к ней через выпрямительный мост 7 из четырех диодов. Если необходимо двух полупериодное питание обмотки 1 якоря, то регулируемый выпрямитель 2 может быть построен на восьми тиристорах с соответствующим управлением .ими.

Электропривод работает следующим образом.

При работе электропривода обмотки 1 якоря и возбуждения 4 получают питание соответственно от выпрямителей 2 и 3. При этом транзистор 5 заперт, поскольку напряжение на его эмиттерном переходе или равно нулю (если напряжение имеется на выходах обоих выпрямителей 2 и 3), или является запирающим (если напряжение имеется только на выходе выпрямителя 3). Благодаря этому цепь коллектор-эмиттер транзистора 5 отключена от обмотки 1 якоря. Для защиты транзистора 5 от воздействия напряжения на выходе выпрямителя 3 в цепь базы транзистора -5 может быть включен диод. .

При отключении источника питания и исчезновении напряжений на выходах выпрямителей 2 и З, если якорь двигателя вращается, транзистор 5 открывается, поскольку через его эмит- терный переход и обмотку 4 возбуждения под действием противо-ЭДС начи- 35 нает протекать соответствующий ток. При этом обмотка 1 якоря, обмотка 4 возбуждения и цепь коллектора транзистора 5 оказываются включенными параллельно к обтекаются токами, соз20

25

30

(что соответствует, отсутствию резис- дающими тормозящий момент и сущест- торов 6 в цепи коллектора) до достаточно больших значений (что соответствует вырождению транзистора 5 в диод, равнозначный эмиттерному переходу) . Выпрямитель 2 может быть подключен и к выходу выпрямителя 3.

Регулируемый выпрямитель 2 (фиг,2) образован двумя тиристорами, а выпрямитель 3 - четырмя диодами, по двум из которых протекает не только ток обмотки 4 возбуждения, но и ток обмотки 1 якоря при отпирании тиристоров.

Регулируемый выпрямитель 2 (фиг„ 3) образован четырьмя тиристорами, а выпрямитель 3 - четырьмя диодами. Поскольку при реверсе напряжение на обмотке 1 якоря меняет знак, транвующими до полной остановки якоря. При насыщении транзистора 5 (что принципиально возмо йсно только при нулевом сопротивлении резистора 6) 5 к параллельно включенным обмотке 1 якоря и обмотке 4 возбуждения подключается резистор 6.

Тормозящий момент увеличивается f,. также благодаря тому, что эмиттер- .ный переход транзистора образует цепь для протекания через обмотку якоря тока, создаваемого ЭДС самоиндукции обмотки 4 возбуждения при -f отключении источника питания.

Принцип работы устройства сохраняется, если аноды и катоды у всех диодов и тиристоров одновременно поменять местами, а тип проводимое

5

зистор 5 и резистор 6 подключены к ней через выпрямительный мост 7 из четырех диодов. Если необходимо двух- полупериодное питание обмотки 1 якоря, то регулируемый выпрямитель 2 может быть построен на восьми тиристорах с соответствующим управлением .ими.

Электропривод работает следующим образом.

При работе электропривода обмотки 1 якоря и возбуждения 4 получают питание соответственно от выпрямителей 2 и 3. При этом транзистор 5 заперт, поскольку напряжение на его эмиттерном переходе или равно нулю (если напряжение имеется на выходах обоих выпрямителей 2 и 3), или является запирающим (если напряжение имеется только на выходе выпрямителя 3). Благодаря этому цепь коллектор-эмиттер транзистора 5 отключена от обмотки 1 якоря. Для защиты транзистора 5 от воздействия напряжения на выходе выпрямителя 3 в цепь базы транзистора -5 может быть включен диод. .

При отключении источника питания и исчезновении напряжений на выходах выпрямителей 2 и З, если якорь двигателя вращается, транзистор 5 открывается, поскольку через его эмит- терный переход и обмотку 4 возбуждения под действием противо-ЭДС начи- 5 нает протекать соответствующий ток. При этом обмотка 1 якоря, обмотка 4 возбуждения и цепь коллектора транзистора 5 оказываются включенными параллельно к обтекаются токами, соз0

5

0

ающими тормозящий момент и сущест-

вующими до полной остановки якоря. При насыщении транзистора 5 (что принципиально возмо йсно только при нулевом сопротивлении резистора 6) к параллельно включенным обмотке 1 якоря и обмотке 4 возбуждения подключается резистор 6.

Тормозящий момент увеличивается также благодаря тому, что эмиттер- ый переход транзистора образует цепь для протекания через обмотку якоря тока, создаваемого ЭДС самоиндукции обмотки 4 возбуждения при отключении источника питания.

Принцип работы устройства сохраняется, если аноды и катоды у всех диодов и тиристоров одновременно поменять местами, а тип проводимое312921

ти транзистора сменить на противо- положный.

Параметры транзисторов 5 и резистора 6 могут быть выбраны так, что тормозящий момент М в про цессе тор- 5 можения имеет максимально возможное для конкретного двигателя значение. Такой оптимизирующий выбор основан на том, что при торможении транзистор 5 оказывается включенным по схе- tO ме с общей базой, причем в цепи эмиттера включена обмотка 1 с сопротивлением R,, и противо-ЭДСЕ , в цепи базы - обмотка 4 возбуяутения с сопротивлением Rg и током Ig , 5 и в цепи коллектора - резистор 6 с сопротивлением R, Если считать магнитный поток Ф обмотки 4 возбуждения, равным Cgig, и учесть, что ток 1„ в обмотке 1 якоря связ н с током 20 I множителем (В + 1), где В - коэффициент усиления тока базы транзис- - тора 5, то при любой величине Е О имеет место соотнощение

25 Е

«т V, (™

Rg+(B+1)R,

При В О, что равносильно исключению транзистора 5 (или бесконечно большому сопротивлению R резистора 6) и замыканию обйотки 1 якоря при торможении только, на обмотку 4 возбуждения, тормозящий момент зависит только от параметров двигателя и определяется отношением .

(к;;й; Отношение тормозящих моментов имеет вид

.. (1+В)(1+|)

MT RI

MTO (Ц.В+5й)2

К

Оно становится максимальным, что следует из приравнивания к нулю производной правой части по В при 50 В, (Rg/Rj,)-1, причем

(м,/м,„и, (1)

R (R,.Rj,)/(Ra-R).

Таким образом, наибольшая эффективность торможения обеспечивается

504

при условии, что резистор 6 имеет сопротивление R Rg/R, /lS.)/( -Rj,) , если-транзистор 5 обладает коэффициентом усиления тока базы

В (RB/R,) - 1.

При выполнении этих условий максимальный тормозящий момент соизмерим с тормозящим моментом, возникающим при номинальном питании обмотки и номинальной скорости вращения якоря после переключения обмотки якоря с источника питания на соответствующий тормозной резистор.

При использовании электропривода для повышения эффективности торможения не требуется дополнительных затрат энергии от внешних источников питания, а также какого-либо усложнения устройства.

В электроприводе предотвращается выход двигателя из строя при исчезновении напряжения на обмотке 4 возбуждения (например, вследствие неисправности выпрямителя 3), поскольку при этом обмот4 а 4 возбуждения получает )(в + 1) питание через эмиттерный переход транзистора 5 от регулируемого выпрямителя 2 и двигатель оказывается работающим в режиме параллельного воз- 30 буждения, т.е. повышается надежность электропривода.

Использование устройства позволяет улучшить свойства электропривода,

35 когда напряжение на выходе выпрями- .теля 3 имеет пульсирующий характер (например, не сглажено). Тогда при вращении якоря на соответствующих интервалах периода переменного напряже40 ния сети эмиттерный переход транзистора 5 открывается и ток через обмотку 4 возбуждения определяется про- тиво-ЭДС, генерируемой обмоткой 1 якоря. Улучшение свойств электропри45 вода при этом связано, с одной стороны, с возникновением в суммарном магнитном потоке составляющей, пропорциональной противо-ЭДС двигателя и, следовательно, скорости вращения якоря, что равносильно охвату двига теля отрицательной обратной связью по скорости, а с другой стороны, с подтормаживанием якоря на соответствующих интервалах периода, напри-(

55 мер, при снижении напряжения на выходе регулируемого выпрямителя 2 и обмотке якоря 1. Дпя решения этих задач можно варьировать величину сопротивления .резистора 6,

512921

Формула изобретения

1. Электропривод постоянного тока с независимым возбуждением, содержащий двигатель, якорная обмотка кото- 5 рого через регулируемый выпрямитель подключена к источнику питания, который через выпрямитель подключен к обмотке возбуждения, транзистор, о т- личающийся тем, что, с целью повыигения надежности и эффективности торможения, эмиттер транзистора соединен с выходом регулируемого выпрямителя и одним из выводов обмотН. Марголина

Фиг.3

)

Составитель Ю, Воробьев Техред А.Кравчук

Заказ 283/56

Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произнодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0 -6

ки якоря, база транзистора соединена с выводом выпрямителя и одним из выводов обмотки возбуждения, а коллектор транзистора связан с другими выводами обмотки якоря и обмотки возбуждения.

2. Электропривод по п. 1, о т- личающийся тем, что в цепь коллектора транзистора включен резистор с величиной сопротивления, равной (RgRj,)/(Rg-R), где Rg, Rj, - сопротивления обмотки возбуждения и обмотки якоря.

Корректор А. Тяско

Подписное

Изобретение относится к электротехнике . Повышение надежности и эффективности обеспечивается за счет того, что эмиттер транзистора 5 соединен с выходом регулируемого выпрямителя 2 и одним из выводов обмотки якоря 1. База транзистора 5 соединена с выводом выпрямителя 3 и одним из выводов обмотки 4 возбуждения, а коллектор транзистора 5 связан с другими выводами обмотки якоря 1 и обмотки 4 возбуждения. При исчезновении напряжения на обмотке 4 возбуждения, например вследствии неисправности выпрямителя 3, обмотка 4 возбуждения получает питание через эмиттерный переход транзистора 5 от регулируемого выпрямителя 2 ,и двигатель оказывается работающим в режиме параллельного возбуждения. 1 3.п. ф-лы. 3 ил. с $ (Л Г 4г Ю ;о ГС ел