Устройство для управления скоростью вращения двигателя Советский патент 1978 года по МПК E21B3/02 E21B44/00 

A также тем. что ограничительный каскад выполнен в виде включающего и выключающего тиристоров, катоды которого подключены к концам первичной обмотки выходного трансформатора, средняя точка которой через ограничивающее сопротивлеиие соединена с минусом источника питания а аноды тиристоров через параллельные RCадпи подключены к плюсу источника питацмя, прнчем управляющий электрод включающего тиристорА подключен соответственно к параллельной RC-uenH и через зарядный Конденсатор к аноду выключающего тиристора. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором, изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит узел 1 задания ско° рости, усилитель 2, управляемый выпрямитель 3, датчик 4 скорости вращения, датчик 5 тока якоря, датчик 6 напряжения, пороговый элемент 7, усилитель 8 второй зоны, щиротно-импульсиый модулятор 9. ограничительный каскад 10; формирователь 11управляющих импульсов, импульсный преобразователь 2, двигатель 13 с обмоткой возбуждения 14. Устройство работает следующим образом. При увеличении момента нагрузки напряжение на якоре будет .возрастать до тех nqp, пока не достигнет величины опортоге напряжения в пороговом элементе 7. Сигнал с порогового аяемента 7 через усилитель 8 второй зоны поступает в широтноимпульсный модулятор 9 и преобразуется fei последовательность импульсов, которые ограничительный каскад 10 и формирователь 11 поступают на импульсный преобразователь 12. Импульсный преобразователь 12шунтирует обмотку возбуждения 14 и благодаря этому поддерживается заданное значение скорости вращения в области, находящейся за пределами естественной характеристики двигателя 13. При достижении jOKOM якоря установленного значения начинает работать датчик 5 тока якоря и скорость вращения двигателя снижается при постоянных значеинях тока напряжения питания якоря. Начиная с этого момента двигатель работает в режиме йостоянства мощности до тех пор, пока под воздействием увеличивающейся нагрузки скорость вращения не окажется ниже номинальной. Ограничительный каскад служит для ограничения величины ослабления потока возбуж.аенкя, а также для гальванического разделения силовых цепей и ценей управления. Во. время работы второй зоны иа управляющий электрод включающего тиристора |5 через RC-цепь 16, 17 поступают нмпульсы с шнротно-импульсного модулятора 9. В момент, соответствующий переднему фронту импульса, тнристор 15 открывается н по половине обмотки трансформатора 18 протекает ток заряда конденсатора 19. На выходной обмотке трансформатора появляется короткий положительный импульс с крутым передним фронтом. По окончании заряда ток через тиристор определяется суммой сопротивлений 20, 21. Управляющий электрод выключающего тиристора 22 через дифференцирующую цепь связан с источником синхронизирующего напряжения и отпирается в конце каждого периода коммутацни. В момент открытия тиристора 22 во второй половине обмотки трансформатора 18 начинает протекать ток заряда конденсатора 23, а на выходной обмотке появляется короткий отрицательный импульс. Ток заряда конденсатора 23, протекая по обмотке трансформатора, наводит в первой ее половине ЭДС взаимоиндукции, напряжение на включающем тиристоре 15 меняет знак и ток через него спадает до нуля. Одновременно через зарядный конденсатор 24 происходит заряд конденсатора 17, таким образом, что управляющий электрод тиристора 15 оказывается под отрицательным потенциалом относительно катода и тнристор не сможет открыться вновь до тех пор, пока не изменится знак напряження на управляющем электроде, а величина его не достигнет порога срабатывания тиристора. Таким образом, независимо от длительности входных импульсов тиристор 15 оказывается заперт на время разряда конденсатора 17. Величина этого времени определяется сопротивлением 16 и сопротивлением управляющего перехода закры того тиристора 15. Импульсы с выходной обмоткн трансформатора поступают на формирователь управляющих импульсов, в качестве которого может быть использован симметричный триггер. Задачей формирователя является восстановление формы импульсов, поступающих на вход ограничительного каскада н управление импульсным преобразователем. Использование ограничительного каскада позволяет избежать применения дополнительного сопротивления в импульсном преобразователе, служащего для ограничения величины ослабления потока возбуждения двигателя. Предложенное устройство дает возможность получить устойчнвые скорости вращения двигателя с последовательным возбуждением в области, находящейся за пределами естественной характернстики, что значительно расширяет диапазон применения указанного двигателя, и делает возможным его применение в машинах н механизмах, где ранее могли использоваться только двигатели с независимым возбуждением. В частнести, применение двигателя с последовательным возбуждением на геологоразведочном буровом станке за счет увеличения диапазона регулирования скорости врашення при номинальном токе якоря, а также за счет высокой перегрузочной способности двн гателя позволяет исключить из кинематической схемы станка коробку передач и значительно облегчить условия работы обслуживающего персонала, повысить КПД и производительность установки. Формула изобретения 1. Устройство для управления скоростью вращения двигателя с последовательным возСуждением вращателя бурового станка, включающее узел задания скорости, усилитель, управляемый выпрямитель, датчики тока якоря, скорости вращения двигателя и напряжения, усилитель второй зоны и импульсный преобразователь, отличающееся тем, что, с целью стабилизации скорости вращения двигателя за пределами его естественной характеристики и поддержания режима постоянства мощности, оно снабжено пороговым элементом, щиротно-импульсным модулятором, ограничительным каскадом и формирователем управляющих импульсов, причем якорь двигателя через последовательно соединенные датчик напряжения. пороговый элемент, усилитель второй зоны, шнротно-импульсный модулятор, ограничительный каскад и формирователь упр.чвляюших импульсов подключен ко входу импульсного преобразователя, выход которого подключен к обмотке возбуждения. 2. Устройство для управления скоростью вращения двиТателя с последовательным возбуждением вращателя бурового станка по п. 1, отличающееся тем, что ограничительный каскад выполнен в виде включающего и выключающего тиристоров, катоды которого подключены к концам первичной обмотки выходного трансформатора, средняя точка которой через ограничивающее сопротивление соединена с минусом источника питания, а аноды тиристоров через параллельные RC-цепи подключены к плюсу источника питания, причем управляющий электрод включающего тиристора подключен соответственно к параллельной RC-цепи и через зарядный конденсатор к аноду выключающего тиристора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:. 1- Исследование работы узлов электроподвижного состава - труды МИИТ, 1970, ВЫП. 327, с. 76. 2. Шипйлло В. П. Автоматизированный вентильный электропривод. М., нергия 1969, с 400.