Встраиваемый тахогенератор постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК H02K21/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к тахогенераторам, вырабатывающимнапряжение,прямо пропорциональное частоте вращения вала электродвигателей.

Известен тахогенератор постоянного тока, coctoящий из обмотки возбуждения, либо с возбуждением от постоянных магнитов на роторе, якоря и щеточно-коллекторного узла.

Недостатком таких тахогенераторов постоянного тока являются наличие зоны нечувствительности при малых скоростях, иесимметрия выходного напряжения, огj)aHH4eHHe по максимальной скорости

вследствие наличия щеточно-коллекторного узла.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту являются встраиваемый тахогенератор постоянного тока, состоящий из синхронного тахогенератора (СТГ) в виде статора с четырехфазной обмоткой и ротора с постоянными магнитами, на одном валу с которым расположен блок фотоэлектрического считывания, состоящий из диска с прорезями и двумя парами светодиод-фотодиод. Сигналы с выходов фотодиодов проходят через-усилители-формирователи и в виде пpямoyгoлLныx импульсов поступают в дешифратор, формирующий управляющие

импульсы для работы нетырехфазного мостового полупроводникового выпрямителя, соединенного с фазными обмотками СТГ.

В известном устройстве в режиме отключения питания при вращающемся валу электродвигателя и тахогенератора (естественный выбег двигателей с массивным ротором, аварийное отключение питания) возникает момент, когда выходы дешифратора находятся в зоне между уровнями логического О и Т, а фазная ЭДС на входе выпрямителя есть, вследствие чего происходит междуфазное короткое замыкание, результатом которого является выход из строя (пробой) одного из плеч полупроводникового выпрямителя, выполненного, как правило, на транзисторных МОИ-ключах с малым внутренним сопротивлением и имеющего небольшой (десятки миллиампер) предел допустимого коммутируемого тока.

Таким образом тахогенератор постоянного тока с полупроводниковым бесконтактным коллектором оказывается не защищенным от внезапных выключений напряжения при вращающемся вале тахогенератора. ,

Цель изобретения- повышение надежности встраиваемого тахогенератора постоянного тока за счет защиты его полупроводникового управляемого ёыпрямителя.

Поставленная цель достигается тем, что в тахогенератор постоянного тока, содержащий синхронный тахогенератор, выводы которого соединены со входами полупроводникового управляемого выпрямителя, управляющие входы которого подключены к выходам дешифратора, вхдды которого через усилители-формирователи соединены с выходами фотоэлектрического преобразователя угла поворота в дискретные сигналы, механически связанного с синхронным тахогенератором, и выводы для подключе.ния источников питания с положительной и отрицательной полярностью питающего напряжения и общей шины, введены первый и второй диоды, первый и второй конденсаторы и резистор, дешифратор снабжен стробирующим входом, соединенным с выводом для подключения источника питания положительной полярности, причем первый и второй конденсаторы подключены соответственно между общей шиной и положительным и отрицательным входами питания дешифратора, управляемого выпрямителя и усилителя-формирователя, соединенными соответственно с выводами для подключения источников питания соответственно через первый и второй диоды, включенные в проводящем направлении.

при этом резистор включен между Общей шиной и стробирующим входом дешифратора.

Техническая сущность заключается в

следующем. При включении питания полярные конденсаторы заряжаются по цепи источник питания - диод-конденсатор общий провод напряжениями соответствующей полярности и при внезапном выключении напряжения, либо при выключенном питании и естественном выбеге двигателя с массивным ротором, плюс источника питания и минус источника питания усилителей-формирователей, дешифратора и

5 выпрямителя будет поддерживаться двухполярное напряжение питания необходимого уровня. При этом емкость конденсаторов следует выбирать такой, чтобы постоянная времени разряда конденсаторов через внутренние сопротивления усилителей-формирователей, дешифратора и выпрямителя, а также обратных сопротивлений диодов была больше времени естественного выбега ротора электродвигателя.

S Кроме того, для защиты от пробоя ключей полупроводникового выпрямителя включен резистор, который при включении питания дает сигнал логической 1 на стробирующйй вход дешифратора и снимает нулевое состояние с его выходов, а при пропадании питания путем подачи на стробирующий вход логического О запирает через входы управления ключи полупроводникового выпрямителя раньше, чем сниэит5 ся напряжение питания дешифратора подачей на его стробйрующий вход уровня логического О, так как один конец резистора подключен к общей длине, а другой конец соединен со стробирующим входом дешифратора и шиной Плюс источника питания. Таким образом, наличие резистора, двух конденсаторов и двух диодов обеспечивает защиту встраиваемого тахогенератора постоянного тока при аварийном

6 выключении питания,либо при выключенном питании В режиме естественного выбега электродвигатели, на одном валу с которым находится тахогенератор.

На чертеже показана функциональная

0 схема встраиваемого тахогенератора постоянноготока.

Тахогенератор ммеет блок фотоэлектрического преобразования угла поворота в дибкретные сигналы (БФП) 1, выходы которого

5 соединены с входами блока усилителейФормирователей 2. Выходы блока усилителей-формирователей соединены с информационными входами дешифратора 3. Выходы дешифратора 3 соединены с управляющими входами полупроводникового

выпрямителя 4; соединенного с синхронным тахогенератором 5. Анод первого диода б соединен с шиной плюс источника питания 7, С одним концом резистора 8 и стробирующим входом дешифратора 3. Другой конец резистора 8 соединен с общей шиной 9, которая соединена с входами общая шина блока усилителей-Формирователей 2, дешифратора 3 полупроводникового выпрямителя 4.

Катод первого диода 6 соединен с положительной обкладкой первого конденсатора 10 с входами плюс источника питания блока усилителей-формирователей 2, дешифратора 3, лолупроводникового выпрямителя 4. Катод второго диода 11 соединен о шиной минуо источника питания 12, анод второго диода 11 соединен с отрицательной обкладкой второго конденсатора 13 и с входами минус источника питания блока усилителей-формирователей 2, дешифратора 3 и полупроводникового выпрямителя 4. Положительная обкладка второго конденсатора соединена с общей шиной питания 9. Выход полупроводникового выпрямителя соединен с цепью нагрузки 14.

Тахргенератор работает Следующим образом.

При включении напряжения питания и вращении вала электродвигателя и соответственно тахогенератора на информационные входы дешифратора 3 поступают управляющие импульсы, полученные в блоке БФП 1 и прошедшие через блок усилителей-формирователей 2. На стробирующий вход дешифратора 3 через лУину плюс источника питания 7 и резистор 8 поступает .сигнал логической 1, тем самым снимая выключенное состояние вентилей полупроводникового выпрямителя 4, включенного по мостовой схеме и выпрямляющего сигнал фазных ЭДС синхронного тахогенератора 5. Выход выпрямителя 4 замыкает цепь нагрузки 14, на которой выделяется сигнал, прямо пропорциональный частоте вращения встраиваемого тахогенератора постоянного тока.

При аварийном отключении напряжения питания, либо в режиме выбега 3 лект родвигателя с массивным ротором на стро&фующем входе дешифратора 3 появляется сигнал логического О и переводит все выходы дешифратора в состояние логического О, тем самым защищая управляемые ключи полупроводникового

выпрямителя 4. При этом сигнал логического О настробйрующем входе дешифратора 3 появляется раньше, чем произойдет спад напряжения питания до уровня, при котором на выходах дешифра1тора 3 могут появиться сигналы, уровень которых меньше минимального значения логической 1 и больше максимального значения логического О. Это обеспечивается поддержанием напряжения питания с помощью диодов 6 и 11, конденсаторов 10 и 13.

По сравнению с прототипом применение такого построения .встраиваемого тахогенератора постоянного тока позволяет значительно повысить его надежность и увеличить срок службы.

Проведенные испытания макетных образцов встраиваемых тахогенераторов показали их надежную работу, и планируется их использование в разрабатываемом датчике ДФК.

Ф о р м у л а и 3 о б Р е т е н и я

Встраиваемый тахогенератор постоянного тока, содержащий синхронный тахогенератор, выводы которого соединены со входами полупроводникового управляемого выпрямителя, управляющие входы котарого подключены к выходам дешифратора, входы которого через усилители-формирователи соединены с выходами фотоэлектрического преобразователя угла поворота в дискретные сигналы, механически связанного с синхронным тахогенератором, и выводы для подключения источника питания с положительной и отрицательной полярностью питающего напряжения и общей шины, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты от аварийного отключения питающих напряжений, в него введены первый и второй диоды, первый и второй конденса торы и резистор, дешифратор снабжен стробирующим входом, соединенным с выводом для подключения источника питания положительной полярности, причем первый и второй конденсаторы подключены соответственно между общей шиной и положительным и отрицательным входами питания дешифратора, управляемого выпрямителя и усилителя-формирователя, соединенными соотбетстаенно через первый и второй диоды, включенные в проводящем направле НИИ, при этом резистор включен между общей шиной и стробирующим входом де шифратора..