УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Советский патент 1973 года по МПК H03F3/20 

1

Изобретение может быть использовано в аналоговых системах автоматического регулирования с корректирующими контурами на постоянном токе, в которых исполнительным устройством служит двухфазный асинхронный двигатель.

Известны усилители для управления двухфазным асинхронным двигателем, содержащие щиротно-импульсный модулятор, промежуточный каскад усиления и выходной каскад с трансформатором и дросселем, который включен последовательно с обмоткой управления двигателя. При использовании этих усилителей Б аналоговых следящих системах с корректирующими контурами на постоянном токе для управления двухфазными асинхронными двигателями с повышенными рабочими частотами необходимо между корректирующим контуром и усилителем установить амплитудный модулятор. При этом сигнал постоянного тока преобразуется в прямоугольное напряжение с частотой, равной рабочей частоте двигателя. Если это напряжение усилить с помощью усилителя, то двигатель будет перегреваться высщими гармониками рабочей частоты двигателя. Использование же LC-цепей для формирования синусоидального сигнала из прямоугольного напряжения, поступающего с амплитудного модулятора, нежелательно, поскольку температурная нестабильность индуктивности и емкости приводит к фазовым сдвигам полученного синусоидального напряжения по отнощению к опорному напряжению сети переменного тока, что снижает точность управления.

С целью повышения к.п.д. и точности управления, в предлагаемый усилитель введен коммутатор из четырех вентилей. Коммутатор управляется нуль-органом, подключенным через трансформатор к сети переменного тока. Входы вентилей коммутатора подключены к двум раздельным выходам широтно-импульсного модулятора, соединенного с источником входного сигнала. Выходы вентилей подключены к базам четырех транзисторов выходного каскада, в коллекторную цепь каждого из которых включены последовательно диод и одна из вторичных обмоток упомянутого трансформатора, средние выводы которых соединены соответственно с началом и концом обмотки управления двигателя, средним выводом подключенной к эмиттерам транзисторов выходного каскада.

На чертеже изображена блок-схема описываемого усилителя.

Усилитель содержит выходной каскад на четырех транзисторах /, 2, 3, 4 ti четырех диодах 5, 6, 7 и 8, питающийся от сети переменного тока через трансформатор Я четыре вентиля 10, 11, 12, 13, нуль-орган 14, триггер 15,

широтно-импульсный модулятор 16, включающий в себя задающий генератор /7, например мультивибратор, с ключом 18 в цепи питания, генератор пилообразного напряжения 19 и сравнивающее устройство 20. Обмотка 21 управления двигателя 22, имеющая средний вывод, подключена двумя концами к соответствующим выводам вторичных обмоток трансформатора 9, а средний вывод ее подключен к эмиттерам транзисторов, соединенным вместе. Обмотка 23 возбуждения двигателя подключена к сети неременного тока через фазосдвигающий конденсатор 24.

На вход широтно-импульсного модулятора 16 поступает сигнал постоянного тока положительной или отрицательной полярности. Этот сигнал преобразуется широтно-импульсным модулятором в последовательность промодулированных по ширине однополярных импульсов с частотой следования намного выще рабочей частоты двигателя, причем положительная полярность входного сигнала Ивх формирует широтно-модулированные импульсы па выходе 25 широтно-импульсного модулятора, а отрицательная полярность - на выходе 26. Прямоугольные импульсы подаются на вентили 10-13. Вентили 10 и 11 открываются импульсами, поступающими с одного плеча триггера 15, а вентили 12 л 13 - импульсами, поступающими с другого плеча этого триггера. Триггер управляется короткими прямоугольными импульсами, ноступающими на его раздельные входы с нуль-органа 14 и формирующимися в моменты перехода через нуль синусоиды напряжения переменного тока. Прямоугольные импульсы, поступающие с триггера 15, по длительности равны полупериодам сети переменного тока и синфазны с ними.

Короткие прямоугольные импульсы с нульоргана 14 подаются и на ключ 18, который на короткое время снимает напряжение питания с задающего генератора 17. В связи с этим задающий генератор возбуждается в одной и той же фазе каждый раз, когда синусоидальный Переменный ток сети равен нулю. Этим устраняется паразитная модуляция тока в нагрузке усилителя, которая в противном случае имела бы место, поскольку частоты сети переменного тока и задающего генератора не синхронизированы.

Вентили 10, 11 и 12, 13 открываются поочередно на время, равное полупериоду сети переменного тока, и пропускают на один из входов 27 или 28 и 29 или 30 выходного каскада серии импульсов с одного из выходов 25 или 26 широтно-импульсного модулятора.

При положительной полярности входного Сигнала силовые транзисторы / и 2 открываются поочередно сериями импульсов, поступающих с вентилей 10 и 12, и подключают половины обмотки управления двигателя ко вторичным обмотк-ам трансформатора 9. При

этом через каждую половину обмотки управления двигателя за время, равное одному полупериоду сети переменного тока, протекают импульсы тока, длительность которых пропорциональна текущему значению управляющего

сигнала, а амплитуда этих импульсов определяется текущей величиной напряжения сети переменного тока.

Среднее значение тока в обмотке управления двигателя определяется величиной управляющего сигнала, а информация о рабочей частоте двигателя вводится с помощью напряжения питания, которое является напряжением сети переменного тока.

Реверс двигателя осуществляется при изменении полярности входного сигнала в результате включения в работу второй пары силовых транзисторов 3 и 4 и соответственно включенных вторичных обмоток трансформатора 9, при этом транзисторы 1 и 2 выключены.

Необходимый сдвиг по фазе между напряжениями обмоток управления и возбуждения осуществляется с помощью конденсатора 24, включенного в цепь обмотки 23 возбуждения, которая питается от сети перемеппого тока.

Частота следования широтно-модулированных импульсов определяется частотой задающего генератора 17 и выбирается в пределах 8-15 кгц в зависимости от рабочей частоты двигателя.

Предмет изобретения

Усилитель для управления двухфазным асинхронным двигателем, содержащий широтно-импульсный модулятор и выходной каскад, подключенный к обмотке управления двигателя, имеющей средний вывод, отличающийcfi тем, что, с целью повышения точности управления и К.П.Д., в него введен управляемый

нуль-органом, подклК)ченным через трансформатор к сети переменного тока, коммутатор из четырех вентилей, входы которых соединены попарно и подключены к двум раздельным выходам ширбтно-импульсного модулятора,

соединённого с источником входного сигнала, а выходы подключены к базам четырех транзисторов выходного каскада, в коллекторную цепь каждого из которых включены последовательно диод и одна из вторичных обмоток

упомянутого трансформатора, средние выводы которых соединены соответственно с началом и концом ббмотки управления двигателя, средним выводом подключенной к эмиттерам транзисторов выходного каскада.

щв 44