Зависимый от нагрузки управляемый регулятор для управляемых по фазовой отсечке двигателей (его варианты) Советский патент 1988 года по МПК H02P5/16 

Изобретение otHOCHTCH к электротехнике и может найти применение в бытовых маломощных приборах, в бытовых швейных машинах, а также в изделиях промышленной электроники.

Известен зависимый от нагрузки, управляемый регулятор для управляемых по фазовой отсечке двигателей, содержащий силовой полупроводниковый ключ 5, включенный в якорную обмотку электродвигателя, датчик фактического числа оборотов электродвигателя (см. патент ФРГ № 2608613,кл. Н02Р 5/40, 1978).

Недостатком известного устройства является применение в нем импульсного трансформатора, связь регулятора с сетевым напряжением, а также то, что измерение ЭДС производится в каж дом втором полупериоде сетевого напряжения .

Цель изобретения создание управляемого, зависящего от нагрузки регулятора для управляе ш1х по фазовой от сечке двигателей пригодного для работы в сочетании с различными формами выполнения схемы силового управления двигателями и расширяемого устройством управления позицией иглы.

В основе изобретения лежит техническая задача создания управляемого зависящего от нагрузки регулятора для управляемых по фазовой отсечке двигателей, который в отличие от известных решений простроен так, что может быть подключен к различным силовым схемам, а в качестве регулируемой величины может быть использована ЭДС двигателя или выходное напряжение тахогенератора, причем основные элементы регулятора могут быть объединены в этой интегральной схеме, например гибридной.

На фиг.I и 2 показаны схемы регулятора соответственно по первому и второму варианту; на фиг.З - временные диаграммы напряжений; на фиг.4 - схема регулятора с силовым блоком, управляемым через триак; на фиг.5 - схема регулятора с силовым блоком, управляемым через тиристоры; на фиг.6 - схема регулятора с силовым блоком, управляемым через симистор; на фиг.7 - схема регулятора, гальванически разв.язанного с силовым блоком.

Регулятор (фиг.1) содержит зажим 52, соединенный с первым полюсом, и

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

зажим 47, соединенный с вторым полюсом сетевого переменного напряжения. Зажим 47 представляет собой общую соединительную точку для анода диода 2, катода диода 3 и первого вывода первого звена с фиксированной постоянной времени, составленного из резистора 7 и конденсатора 10. Между катодом диода 2 и анодом диода 3 имеется последовательная схема из конденсаторов 5 и 6, параллельно которой включена последовательная цепь Из диодов Зенера 8 и 9, так что на катоде диода Зенера 8 получается положительное рабочее напряжение, а на аноде диода Зенера 9 - отрицательное рабочее напряжение. Средняя точка этих рабочих напряжений образуется за счет соединения между двумя конденсаторами 5 и 6 и между двумя диодами Зенера 8 и 9 и выведена на зажим 52.

Второй вывод первого звена с фиксированной постоянной времени, составленного из резистора 7 и конденсатора 10, через анодно-катодный участок диода 1 I присоединен к инвертиГ- рующему входу и через катодно-анод- ный участок диода 12 к неинвертирующему входу компаратора 22. Инвертирующий вход через резистор 14 соединен со средней точкой конденсаторов 5 и 6, а через резистор 13 - с анодом диода Зенера 9. Неинвертирующий вход компаратора 22 через резистор 7 соединен со средней точкой конденсаторов 5 и 6, а через резистор 16 - с катодом диода Зенера 8. Вывод 15 через ножной регулятор (не показан) соединен с выводом 18 регулятора. Вывод 18 соединен через последовательную схему из резисторов 19 и 20 с анодом диода Зенера 9 и через резистор 21 с конденсатором 23, который через резистор 24 соединен с инвертирующим входом компаратора 28 и с выходом компаратора 22.

Неинвертирующий вход компаратора 28 через резистор 25 соединен со средней точкой второго звена с фиксированной постоянной времени, составленного из резистора 26 и конденсатора 27, которая через катодно-анод- ньш участок диода 29 соединена через резистор 32 с катодом диода Зенера 8 и через резистор 33 с выходом дифференциального усилителя, состоящего из операционного усилителя 36 и резисторов 35, 38, 40 и 41. Входы операционного усилителя 36 соединены через резисторы 40 и 41 с зажимами 50 и 51, которые через резисторы 42 и 46 присоединены к зажиму 52. Резистор 38 соединяет неинвертирующий вход операционного усилителя 36 с зажимом 52, а резистор 35 - инвертирующий вход операционного усилителя 36 - с выходом последнего. Выход компаратора 28 соединен через резистор 30 с катодом диода Зенера 8, через диод 31 - с анодом диода 29 и через третье звено с фиксированной постояиной времени, составленное из коидеи- сатора 34 и резистора 37, с базой транзистора 43, к которой через резистор 39 подключен катодом диода Зенера 8, через эмиттер-коллекторный участок транзистора 43 соединен с выводом 48, который соединен через резистор 44 с зажимом 49, через резистор 45 - с зажимом 52.

На фиг.2 показана схема регулятора согласно второму варианту. Отличительным признаком ее является то,, что на первое звено с фиксированной постоянной времени, составленное из резистора 7 и конденсатора 10 напряжение подается с дополнительного компаратора 4, инвертирующий вход которого соединен со средней точкой конденсаторов -5 и 6, а неинвертирующий- через резистор 1 с зажимом 47.

I

На фиг.4 показана схема регулирования в случае использования регулятора с управляемым от триака силовым контуром, включающий мост на диодах 57, 58, 64 и 55, в цепи постоянного тока которого включен двигатель таким образом, что вывод 63 соединен с минусовым полюсом, вывод 60 - с положительным полюсом, а вывод 62 двигателя - через анодно-катодный у Часток диода 61 с дополнительным полюсом собранного на диодах моста. Управляемый мощный полупроводниковый прибор, представляющий собой триак 59, находится в цепи переменного тока диодного моста. Зажим 47 регулятора через резистор 53 соединен с одним полюсом, а зажим 52 - с вторым полюсом сетевого переменного напряжения, ЭДС через резисторы 54 и 55 подается на зажимы 50 и 51 регулятора. Управляемый электрод триака 59 подключен к зажиму 49 регулятора.

0

5

0

5

0

5

0

5

Устройство для обеспечения заданного значения скорости подключено к зажимам 15 и 18 регулятора. С помощью резисторов 54 и 55 фактическое значение согласовывается с регулятором.

На фиг.5 показана схема регулирования с использованием моста, в два плеча которого включены тиристоры 69 и 70. Так как катоды тиристоров 69 и 70 не имеют общей точки, то перед управляющим элементом тиристора

69необходимо включить трансформатор 68 зажигания, первичная обмотка которого соединена с зажимами 48 и 52. Управляемьш электрод тиристора 70 присоединяется к зажиму 49.

На фиг.6 показана схема регулирования с использованием регулятора и силовой части, управляемой от триака 59, без собранного на диодах моста. Двигатель последовательно включен с управляемым мощным триаком 59. В этом случае во время перерыва в протекании тока двигателя ЭДС подается на зажимы 50 и 51 регулятора через последовательно соединенные резисторы и диоды 54, 75, 55 и 76.

На фиг.7 показан регулятор в условиях гальванического разделения от силовой цепи. Фактическое значение скорости вырабатывается тахогенера- торрм 72, соединенным с двигателем. Сетевое переменное напряжение подается на регулятор через разделительный трансформатор 73. Вентили двух управляемых мощных тиристоров 69 и

70раздельно соединены зажимами 48

и 52 с регулятором через разделительный трансформатор 74. Для этого варианта схемы особенно пригоден регулятор согласно фиг.2.

Электропривод работает следующим образом.

Переменное напряжение сети подается на зажимы 52 и 47. Ток положительной полуволны питающего напряжения протекает через диод 2 и диод Зенера 8 и заряжает конденсатор 5. Ток отрицательной полуволны питающего напряжения, протекая через диод 3 и диод Зенера 9, создает на конденсаторе 6 отрицательное напряжение. Таким образом, в точке соединения анода диода 2 и катода диода 3 образуется прямоугольное напряжение Uj, являющееся рабочим напряжением регулятора. Рабочее напряжение в моменты перехода

напряжения сети через нуль меняет знак и равно среднему значению рабочего нанряжения. Причем оно положительно в период положительной полуволны и отрицательно в период отрицательной полуволны напряжения сети. Передний фронт прямоугольного Нсшря- жения через первое звено составленное из резистора 7 и конденсатора 10 и имеющее фиксированную постоянную времени и диод 11 подается на инвертирующий вход компаратора 22, на который с помощью делителя, составленного из резисторов 13 и 14, задается отрицательное смещение (нпряжение

и,).

Задний фронт прямоугольного напряжения через первое звено и диод 12 поступает на неинвертирующий вход компаратора 22, положительное смещение которого обеспечивается делителем, составленным из резисторов 16 и 17 (напряжение 114). На выходе компаратора 22 образуется напряжение Uj, низкий потенциал которого опреде

ляется отрицательным рабочим напряжением, а высокий - зависит от величины подключаемого к зажимам 15 и 18 переменного сопротивления ножного ре гулятора, резисторов 19 и 20 и времени заряда цепи, включающей резисторы 21 и ,24 и конденсатор 23, Напряжение и 5 подается на инвертирующий вход компаратора 28. Велксчину высокого потенциала напряжения V можно изменять в зависимости от величины сопротивления ножного регулятора. Величина высокого потенцисша U представляет собой напряжение задания, определяющее скорость вращения двигателя На вьгооды 50 и 51 к дифференциальному усилителю подключается ЭДС двигателя . Так как. выход дифференциально- то усилителя через резистор 33 соединен с помощью резистора. 32 с. положительным рабочим напряжением, а с помощью диода 29, второго звена с фиксированной постоянной времени, составленного из резистора -26 и конденсатора 27 и резистора 25, с неинвертирующим входом компаратора 28, то На неинвертирующем входе ком.паратора

28 создается напряжение U, пропорциональное фактической скорости двигателя. Компаратор 28 производит сравнение напряжения задания U j и Напряжения, пропорционального скорости двигателя UT. При превьш1ении

величины напряжение

напряжения. U

и о компарао

меняется с высокого знанизкое. Это приводит к с помощью диода 31 закрыва- 29 и одновременно через

двигателя

третье звено с фиксированной постоянной времени, составленное из резистора 37 и конденсатора 34, на базу транзистора 43, служащего импульсным усилителем, подается управляющее напряжение Uj.

Усиленный транзистором 43 положительный импульс снимается с зажима 48 или через делитель с зажима 49 (напряжение U ,„), Импульсное напряжение и,р подается в цепи управления мoщнымl полупроводниковыми приборами для управления работой двигателя по фазовой отсечке. Если при неизменном напряжении Uj двигатель затормаживается, то за счет уменьшения ЭДС уменьшается напряжение U, на неинвертирующем входе компаратора 28 и переход с высокого потенциала к низкому напряжению Ug на выходе компаратора 28 происходит раньше, увеличивая тем самым угол отсечки тока

Подбором резисторов 21 и 24 и конденсатора 23 можно существенно изменять динамические характеристики схемы регулирования.

Q двигателя

35

Формула изобретения

двигателя

1. Зависимый от нагрузки управляемый регулятор для управляемых по фаз овой отсечке двигателей, содержащий силовой полупроводниковый ключ, включенный в якорную обмотку электродвигателя, датчик фактического числа оборотов электродвигателя, отличающийся тем, что инвертирующий вход первого компаратора 22 соединен с катодом первого диода 11 и через первый делитель напряжения 13,14 соединен с обкладками первого конденсатора 6, шунтированного первым стабилитроном 8, а неинвертирующий вход первого компаратора 22 соединен с анодом второго диод а 12 и через второй делитель напряжения 16,17 с обкладками второго конденсатора 5, шунтированного вторым стабилитроном 8, анод первого диода 1 и катод второго диода 12 объединены и соединены с первым вьшодом первого звена, составленного из пос

ледовательно соединенных третьего конденсатора 10 и первого резистора 7, другой ввод указанного звена не- посредственно подключен к аноду четвертого диода 3, выход первого компаратора 22 соединен через второй резистор 24 со средней точкой второго звена, составленного из последовательно соединенных третьего резистора 21 и четвертого конденсатора 23 и с инвертирующим входом второго компаратора 28, неинвертирующий вход второго компаратора 28 подключен через четвертьй резистор 25 к средней точке третьего звена, составленного из пятого резистора 26 и пятого конденсатора 27, и к катоду пятого диода 29, анод которого через шестой диод 31 , включенный в прямом направле- НИИ, соединен с выходом второго компаратора 28, через шестой резистор 32 - с обкладкой второго конденсатора 5 и катодом третьего диода 2 и через седьмой резистор 33 с дифферен- циальным усилителем, включающим операционный усилитель 36 и резисторы 35,38,40,41,42,46, включенные в цепи обратной связи, и входные цепи операционного усилителя 36 предназначены для подключения к датчику фактического числа оборотов электродвигателя

2. Зависимый от нагрузки управляемый регулятор для управляемых по фазовой отсечке двигателей, содержащий силовой полупроводниковый ключ, включенный в якорную обмотку электродвигателя, датчик фактического числа оборотов электродвигателя, о т л и - чающийся тем, что инвертирующий вход первого компаратора 22 соединен с катодом-первого диода 11 и через первый делитель напряжения 13,

0

5

0 5

0

5

п

вход первого компаратора 22 соединен с анодом второго диода I2 и через второй делитель напряжения 16,17 - с обкладками второго конденсатора 5, шунтированного вторым стабилитроном 8, выход первого компаратора 22 соединен через второй резистор 24 со средней точкой второго звена, составленного из последовательно соединенных третьего резистора 2 и четвертого конденсатора 23, и с инвертирующим входом второго компаратора 28, неинвертирующий вход второго компаратора 28 подключен через четвертый резистор 25 к средней точке третьего звена, составленного из путого резистора 26 и пщтого конденсатора 27, и к катоду пятого диода 29, анод которого через шестой диод 31, включенный в прямом направлении, соединен с выходом второго компаратора 28, через шестой резистор 32 с обкладкой второго конденсатора 5 и катодом третьего диода 2 и через седьмой резистор 33 с дифференциальным усилителем, включающим операционный усилитель 36 и резисторы 35,38,40,41,42,46, включенные в цепи обратной связи и входные цепи операционного усилителя 36, входные цепи операционного усилителя 36 предназначены для подключения к датчику фактического числа оборотов электродвигателя, анод первого диода 11 и катод второго диода 12 объединены и соединены с первым выводом первого звена, составленного из последовательно соединенных третьего концентратора 10 и первого резистора 7, другой вывод указанного звена соединен с выходом третьего компаратора 4, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения первого и второго конденсаторов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в бытовых маломощных приборах Целью изобретения является создание управляемого, зависящего от нагрузки регулятора для управляемых по фазовой отсечке двигателей. Регулятор содержит транзистор 43, на базу которого подается управляющее напряжение Ug. Усиленный транзистором 4 положительный импульс снимается с зажима 48 или через делитель с зажима 49 и подается для управления работой двигателя по фазовой отсечке. 2 с.п. ф-лы. 7 ил. -Фи

14 соединен с обкладками первого кон-,е 6,5, а неинвертирукяций вход - через

денсатора 6, шунтированного первым стабилитроном 9, а неинвертирующий

резистор 1 с анодом третьего диода 2 и с катодом четвертого диода 3.

резистор 1 с анодом третьего диода 2 и с катодом четвертого диода 3.

Y

N 7/0,1

i-E

/2

Ui

Фиг.3

Фиг. 2

2гоу

Фиг.1/

Z20V

Фиг. 5

Фиг. в

Фиг. 7