Устройство для импульсного регулирования тягового электродвигателя постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P7/24 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено, в частности, для тиристорного импульсного регулирования электропривода постоянного тока в режимах пуска и электрического торможения.

Известно устройство 1, в котором последовательно электродвигателю постоянного тока включен тиристорный прерыватель с параллельной емкостной коммутацией, а для бесконтактного перехода из режима пуска в режим электрического торможения и наоборот, в нем применен дополнительный тиристор, включенный параллельно электродвигателю.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности независимого регулирования возбуждения электродвигателя в обоих указанных режимах работы электродвигателя.

Известно и другое устройство для регулирования тягового электродвигателя постоянного тока 2, в котором обмоткн якоря и возбуждения имеют общую точку соединения и каждая обмотка шунтирована обратным вентилем, а последовательно с источником питания и обмоткой якоря включен прерыватель с главными и вспомогательным тиристорами, шунтированными обратными вентилями, и коммутирующим

2

индуктивио-емкостным контуром, кроме того, имеется дополнительный тпристор, соединенный с одним выводов обмотки возбуждения.

5 Последнее из указанных устройств более б,изкое к описываемому изобретению.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности ослабления возбуждения электродвигателя при его работе в режиме пуска, что ограничивает использоваиие мощности двигателя.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения независимого регулирова15 ПИЯ возбуждеиия электродвигателя в режимах изска и торможения.

Указаиная цель достигается тем, что дополнительный и вспомогательный тиристоры соедппены последовательно в направле20 НИИ их проводимости, а общая точка соединения обмоток якоря и возбуждения электродвигателя подключена к одному из зажимов источника питаиия.

На фиг. 1 показана электрическая схема

2.5 предлагаемого устройства.

Обмотка якоря 1 электродвигателя, шунтированная обратным вентилем 2, включепа последовательно с тиристорным прерывателем, который имеет главный тиристор

30 3, вспомогательный тпристор 4 и последовательный тиристор 5. Каждый из тиристоров прерывания шунтироваи обратным веитилем - соответствеино 6, 7 и 8. Между катодами главного тиристора 3 м всиомогательного тиристора 4 включены коммутирующий кондеисатор 9 и дроссель 10 иерезаряда. Обмотка И возбуждеиия шуитирована обратным вентилем 12 и подключеиа через доиолиительный тиристор 13 к вспомогательному тиристору 4 ирерывателя в наиравлении ироводимости обоих этих тиристоров.

Входной иидуктивно-емкостиый фильтр, состоящий из дросселя 14 и конденсатора 15, служит для уменьшения влияния нульсацнй силового тока на линии связи.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы одновремениым отпиранием тиристоров 3 и 13 осуществляется заряд коммутирующего коиденсатора 9 через дроссель 10 нерезаряда и обмотку 11 возбуждения. Положительиый потенциал оказывается приложенным к левой обкладке коммутирующего коиденсатора 9. При отпираиии вспомогательного тиристора 4 ироисходит подготовительный перезаряд коммутирующего коиденсатора 9 но цепи: 9-6-4-10-9 без приложения напряжения к нагрузке. Минимальная щирииа импульса напряжения, прикладываемого к обмотке якоря по цени: 15-4-10-9-5- 1-15 будет иолучена, если носледовательный тирнстор 5 отпирают в коице перезаряда коммутирующего копденсатора. Обратный перезаряд коммутирующего коиденсатора 9 происходит при отпирании главного тиристора 3 по цепи: 9-10-7-3-9.

Па нервом этапе регулирования постепенное увеличение напряжения, иодводимого к обмотке 11 якоря электродвигателя, достигается увеличением скважности дополннтельного тиристора 5 путем отпирания этого тиристора и вспомогательиого тиристора 4. Паиряжение к обмотке И возбуждения подводится при отиирании в коице обратного перезаряда коиденсатора 9 дополиительного тиристора 13. Ток в обмотку возбуждеиия проходит по цепи: 15-3-9- 10-13-11-15. Пезависимое регулирование тока в обмотке возбуждеиия получают изменением скважности доиолиительиого тиристора 13 за счет изменения интервала времени между моментами отпирания этого тиристора и главного тиристора 3.

После того, как моменты отпирания вспомогательного тиристора 4 и последовательного тиристора 5 совпадут, дальиейшее увеличение иапряжеиия, иодводимого к обмотке якоря 1, достигается увеличеннем интервала времени между моментом одновременного отпнраиия тиристоров 3 и 5 и моментом отнирання всиомогательного тиристора 4. При одновременном отиирании тиристоров 3 и 5 ироисходит прямой перезаряд

коидеисатора 9, а ток к обмотке якоря 1 проходит ио цепи: 15-3-5-1 -15. заиираиия ирерывателя импульс управления подают на всиолюгательиый тиристор 5 4, в результате чего начинается обратны: иерезаряд коммутнруюидсго коиденсатора. К главному тиристору 3 оказывается ириложеппым обратпос иаиряжеиие, и ои запирается. Тиристоры 4 и 5, имеющие иослс0 довательную коммутацию, запираются после окоичаппя обратиого перезаряда конденсатора.

Таким образом, напряжеиие, иодводнмое к обмотке якоря в процессе иуска, измеия15 ется практически от нуля и иочти до полиого иаиряжения источника пптаиия.

В момент закрытого состояния ирерывателя убываюилий ток обмотки якоря 1 замыкается через обратный вентнль 2, а ток 20 обмотки 11 возб ждення - через обратный вентнль 12.

В режиме электрического регулирования торможения последовательный тиристор 5 все время остается запертым. Торможение 25 начииается одиовремеиным отиирапием тпристоров 3 и 13. Коммутирующий кондеисатор 9 через дроссель 10 иерезаряда и обмотку 11 возбуждення заряжается от источника интания. Как и в режиме пуска, О подготовительпый заряд конденсатора происходит после отпирания вспомогательного тиристора 4. Пезависимое регулироваиие тока обмотки возбуждеиия осуществляется так же, как и в режиме иуска, т.е. измепе5 иием иитервала времени между моментами отпирания главиого и доиолиительиого тирпсторов.

Ре1 уиерируемая эиергпя в источнике питания возвращается по цени: 1-8-6- Ю 14-1.

По мере снижения скорости вращения

электродвигателя величина тока возбуждеиия растет, и когда наступает иасып епне

магиитиой системы, тормозиой эффект на5 чинает убывать.

Схема, изображенная иа фиг. 2, в отличие от схемы на фиг. 1 иозволяет осуществить электрическое торможение до полной остановки электродвигателя, причем ее ра0 бочая частота суп1,ественно выше рабочей частоты рассмотренной схемы, так как частота в основном определяется оТишь периодом свободных колебаиий коммутирующего иидуктивно-емкостпого фильтра. 5 В этой схеме коммутирующий иидуктивио-емкостпый коитур (9 и 10) включен неиосредственно параллельно главному тиристору 3, а вспомогательиый тиристор 4, шунтироваииый обратным вентилем 7, - последовательно с главным тиристором. Обмотка 11 возбуждеиия, так же как и в устройстве, изображенном на фиг. 1, подключена к вспомогательному тиристору 4 через дополнительный тиристор 13 в направлепии ироводимости обоих тиристоров

Предварительный заряд коммутирующего конденсатора от источника .нптания в этом устройстве осуществляется после отпирания вспомогательного тиристора 4. Он происходит по цени 15-9-10-4-1 -15. После окончания заряда конденсатора всномогательный тиристор 4 запирается, .а положительпый потенциал оказывается приложенным к левой обмотке конденсатора 9.;

Регулирование напряжения, подводимого к нагрузке, в процессе пуска начинается с отпирания главногй тнристора 3. При отпирании главного тиристора происходит первый колебательный перезаряд ко мутирующего конденсатора по цепи: 9-3-10-9, а затем обратный перезаряд по цепи 9- 10-6-9. Напряжение на обмотке якоря 1 регулируется изменением интервала врем-ени между моментом главного тиристора 3 и вспомогательного тиристора 4, а напряжение, иодводимое к ,обмотке И возбуждения, регулируется изменением интервала между моментом отпирания всномогательного тиристора 4 и дополнительного тиристора 13.

Минимальная щирина импульса напряжения на обмотке якоря получается, если вспомогательный тиристор 4 отпирается в конце обратного перезаряда конденсатора, а максимальная - когда всномогательный и главный тиристор 3 отиираются одновременно.

Сдвигая момент отпирания догголнительного тиристора 13 но Отношению к моменту отпирания вспомогательного тиристора i, как и в схеме, изображенной на фиг. 1, можно получать усиленное, нормальное илн ослабленное возбуждение электродвигателя.

Тиристоры 4 и 13 имеют последовательную коммутацию и запираютсд после окончания обратного перезаряда коммутируЮщего конденсатора.

Электрическое регулирование тормож епия начинается с отпирания вспомогательного тирпстора 4 и дбиолнитёльиого тиристора 13. При этом конденсатор 9 от источпика питания заряжается через обмотку 11 возбуждения, а обмотка якоря 1 оказывается замкнутой накоротко на эту обмотку. Запираются тиристоры 4 и 13 благодаря

колебательному характеру процесса заряда конденсатора 9. Из-за наличия включенного последовательно с ним дросселя 10 перезаряда коммутирующий конденсатор заряжается до напряжения более высокого, чем напряжение источника нитания, а затем, разряжаясь па источник нитания, он запирает оба тиристора.

При последующем отпирании главного

тирпстора 3 конденсатор вновь перезаряжается. Увеличивая по мере снижения скорости вращения электродвигателя скважность дополнительного тнристора 13, можно получить необходимую величину тормозной силы во всем диапазоне скоростей, а само импульсное регулирование торможе.ння может быть осуществлено до полной остановки электродвигателя.

В момент запертого состояния прерывателя ток обмотки возбуждения замыкается через обратный вентиль 12, а регулируемая энергия в источннк питания возвращается по цепи: 1-7-6-14-источник.

Формула изобретения

Устройство для импульсного регулирования тягового электродвигателя постоянного тока, обмотки якоря и возбуждения которого имеют общую точку соединения и шунтированы каждая обратным вентилем, содержащее включенный носледовательно с источником питания и обмоткой якоря прерыватель .с главным и вспомогательным тирнсторами, шуптироваииыми обратными вентилями, и коммутирующим индуктивноемкостным контуром и дополнительный тиристор, соединенный с одним, из выводов обмотки возбужден1 я, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональиых возможностей, дополнительный и вспомогательные тиристоры соединены последоватёльно и согласно, а общая точка соединения обмоток якоря и возбуждения электродвигателя подключена к одному из зажимов источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3594629, кл. 321-2, 02.12.69.

2.Авторское свидетельство № 461476, кл. П 02р 3/14, 12.06.72.

5