Устройство для регулирования скорости электродвигателя постоянного тока смешанного возбуждения Советский патент 1980 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости электродвигателей постоянного тока средней мощности при двухпояупериодном выпря.1лении,

Известное устройство для управления электродвигателем постоянного тока при двухполупериодном выпрямлении содержит однофазный мостовый выпрямитель, в диагональ по постоянному току которого В спючены обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока, делитель напряжения на постоянном и переменном резисторах. Якорь электродвигателя подключен к выпрямителю через тиристор (1. Отпирание тиристора происход гг в момент, когда опорное напряжение, снимаемое с части переменного резистора, превышает прямое падение напряжения на диоде в цепи управляющего электрода тиристора.

Недостаток устройства - ненадежность работы при регулировании скорости на низких оборотах, т.е, появление качаний, возможное неза чоание тиристора при переходе сетевого напряжения через нуль, так как обмотки возбуждения включены параллельно выходу мостового выпрямите ЛЯ; сравнительно большая мощность, рассеиваемая на элементах цепи управления ,

Наиболее близким к изобретению по техничес.;с1а сущности и конс рук18 тинному исполнению силовой части схемы является устройство, содержащее однофазный мостовой выпрямитель с двумя тиристорами в одном плече и двумя диодами в другом 2, Систе15.ма управления содержит, генератор пилообразного напряжения, работающий по принципу заряда конденсаторов от источника постоянного тока с последую цим их разрядом с помощью

20 диодных ключей. Напряжение обратной связи снимается с регулируемого выкода выпpя EИтeля, суммируется с задающим напряжением и напряжением обратной положительной связи по току электродвигателя и подается на вход усилителя постоянного тока, вы ходное напряжение которого оравниваетоя с пилообразным напряжением, В момент их равенства, происходит

30 формирование импульса, включающего

тот или другой тиристор оиловой выпрямительной схемл.

Недостатки устройства - сложност конструкции, наличие дополкитапькых источников питания для схемы управления, возможная неустойчивач работа электродвигателя на низких оборотах, что снижает надежность работы устройства.

Цель изобретения - упрош,ение конструкции и повышение надежности работы устройства.

Цель достигается за счет того, что устройство снабжено двумя включенными встречно развязываюлими диодами и резисторами, .каждый из которых одним выводом подключен межд/ анодом порогового элемента и обкладкой разрядного конденсатора, а другим - к к-атоду соответствующего развяэывающего диода, последовательно соединенными постоянным и переменным резисторами, причем вывод постоянного резистора подключен к точке соединения анодов тиристоров, а вывод переменного резистора к точке соединения анодов развязывающих диодов, а также, двумя дополнительными цепочками, содержащими последовательно соединенные диод и постоянный- резистор,, один вывод которого соединен с катодом тиристора мостового выпрямителя, а другой - с катодом указанного диода, анод которого через пороговый элемент и диод формирователя импульсов соединен, с управляющим электродом другого тиристора мостового выпрямителя.

Кроме, того, устройстве снабжено цепочкой, составленной из последовательно соединенных диода, переменного резистора и конденсатора, и двумя встречно включенными диодг;ми, причем анод диода последовательной цепи соединен с точкой соединения переменного и постоянного ре.зисторов, а свободная обкладка конденсатора соединена с анодами встречно включенных диодов, катоды которых подключены соответственно к катодам тиристоров мостового выпрямителя.

На чертеже- представлека принципиальная схема устройства,

Устройство содержит мостовой двухполупериодный выпрямитель, в одно плечо которого включены силовые диоды 1, 2, а в другое силовые ти-ристоры 3, 4. В диагональ выпрямительного моста, включены якорь злектрюдвигателя 5 постоянного тока с поеледоват.ельной обмоткой возбуждения шунтированные диодом б, Мостовой выпрямитель подключается к сети переменного напряжения через токоограничивдющие реакторы 7, 8 и коктакты 9 , 10 ,

Формирователь импульсов содержит разрядные конденсаторы 11, 12, подключенные одной обкладкой через пороговые элементы (динисторы) 13, 14 н диоды 15, 16 к управляющим электродам тиристоров 3, 4, а второй - соответственно к их катодам. Обкладки разрядных конденсаторов il, 12f подключенные к пороговым элементам 13, 14, соединены между собой через цепочку, содержащую последовательно соединенные переменные резисторы 17, 1.8 и встречно, включенные развязывающие диоды 19,

20,Аноды диодов 19, 20 подключены к анодам тиристоров 3, 4 через последовательно соединенные переменное сопротивление 21 и постоянное сопротивление 22. Кроме того, формирователь импульсов снабжен двумя цепочками, одна из которых содержит последовательно соединенныедиод 23 и резистор 24, причем анод диода 23 соединен с анодом динистора 14, а вывод резистора 24 - с катодом тиристора 3; вторая цепочка содержит последовательно соединенные диод 25 и резистор 26, причем анод диода 25 соединен с анодом динистора 13, а вывод резистора 26 с катодом тиристора 4. Для ограничения пусковых токов и увеличения скорости электродвигателя до заданного значения устройство для регулирования скорости содержит п.оследовательно включенн з е ДИ од 27, переменный резистор 23,конденсатор 29, причем анод диода 27 подключен к точке соединения постоянного резистора 22 и переменного

21,а вторая обкладка конденсатора 29 подключена к точке, соединения анодов диодов 30 и 31, като.пы которых подкльэчены соответственно к катодам силовых тиристоров 4 и 3, С целью разряда конденсатора 29 в момент выключения электродвигателя 5

и подготовки устройства для регулирования скорости к пуску конденсатор 29 зашунтирован цепочкой, содержащей последовательно соединен-, ные резистор 32 к раз 1ыкающий контакт 33, .Для того, чтобы конденсатор 29 после запуска электродвигателя не влиял на работу формирователя импу.пьсов, его обкладка, соединенная с вкводо.ч переменного резистора 28, подключена также к ка ходу диода 34, анод которого через ,сопротивление 35 подключен к точке соединения силовых диодов 1 и 2.

Для стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока 5 с повышенной точностььо устройство может быть дополнительно снабжено тахогенератором 36, выход которого через мостовой выпр.ямитель 37 под-, ключен к переменном:/ сопротиш;ению 38 устройства сравнения, ко второму резистору 39 которого подключен источник опорного (задающего) напряжения. Выход устройства сравнения (то есть средние точки переменных резисторов 38 и 39) подключен ко входу реверсивного усилителя 40, к выходу которого подключен якорь исполнитепьного микродвигателя 41, перемещающего подвижный контакт переменного сбпротивления 42, подключенного через переключатель 43 к выводу постоянного сопротивления 22 Параллельная обмотка 44 электродвигателя 5 через ограничивающий резистор и выпрямитель подключена -к сети переменного напряжения через нормально открытые контакты 9 и 10,

Устройство работает следующим образом.

В момент замыкания контактов 9, 10 и размыкания контакта 33 начинается заряд конденсатора 29 по цепи: контакт 9 (или 10, в зависимости от мгновенной полярности напряжения питающей сети), токоограничивающий реактор 7 (или 8), силовой диод 1 (или 2) последовательная обмотка и якорь электродвигателя 5, сопротивление 22 диод 27, переменный резистор 28, конденсатор 29, диод 30 (или 31). В момент заряда конденсатора 29 диод 27 через переменный резистор 29 и диоды 30, 31 шунтирует КС -цепочку формирователя импульсрв, шунтирующее действие- на которую заканчивается после того, как потенциал катода диода 27 станет выше потенциала его анода. Заряд конденсатора 29 будет продолжаться до величины напряжения питающей сети через резистор 35 и диод 34. Подачу управляющих импульсов рассмотрим на примере включения тиристора 4. Заряд конденсатора 11 напряжением положительной полярности происходит по цепи: контакт 9, реактор 7, диод, 1, электродвигатель 5, резистор 22, переменный резистор 21, диод 19, переменный резистор 18 конденсатор 11, токоограничивающий реактор 8, контакт 10. После того, как напряжение на конденсаторе 11 станет равным напряжению переключения динистора 14, на управляющий электрод тиристора 4 подается импульс тока, тиристор 4 включается и шунтирует RC-цепочку, исключая ненужное рассеивание энергии на элементах схемы управления. Аналогичным образом происходит включение тиристора 3. Заряд конденсатора 12 происходит по цепи: контакт lO, токоограничивающий реактор 8, диод 2, электродвигатель 5, резистор 22, переменно сопротивление 21, диод 20, переменный резистор 17, конденсатор 12, токоограничивающий реактор 7, контакт 9. После достижения на конденсаторе 12 напряжения переключения динистора 13 на управляющий электрод тиристора 3 подается импульс тока, тиристор 3 включается и аналогично вышеописанному шунтирует К С-цепочку . Конденсатор 11 в этот момент времени

перезаряжается по цепи:.контакт 10, токоограничивающий реактор 8, конденсатор 11, диод 23, резистор 24, токоограничивающий реактор 7, конQ такт 9. Этим достигается автоматическая синхронизация управляющих импульсов с напряжением питающей сети. Угол включения тиристоров в пределах 0-180 регулируется резис- тором 21, причем симметрию управляющих импульсов регулируют резисторами 17, 18, Так как заряд конденсаторов 11 и 12 происходит через якорь электродвигателя 5, то в схеме управления существует обратная связь по скорости, что способствует ее стабилизации при различных колебаниях момента на валу электродвигателя. Если необходимо стабилизировать скорость с повьаиен5 ной точностью, то при помощи переключателя 43 подключают переменный резистор 42, подвижный контатст которого связан с валом исполнительного электродвигателя 41. Еслм падение напряжения на резисторе 38 превышает (уменьшает) заданное напряжение на резисторе 39, то на входе реверсивного усилителя 40 появится сигнал рассогласования, и

5 исполнительный двигатель 41 начнет перемещать подвижный контакт переменного сопротивления 42, увеличивая (или уменьшая) его сопротивление до тех пор, пока напряжение на резисторе 38 не станет равным напря0

жению на резисторе 39, Таким образом, достигается точная стабилизация скорости электродвигателя при наличии различных возмущающих факторов.

Соединение обкладок конденсаторов 11 и 1. через последовательно соединенные переменный резистор 18, диод 19, диод 20 и переменный резистор 17, а также соединение аноДов диодов 19,, 20 с анодами тиристЪров 3, 4 через переменный резистор 21 и постоянный 22 позволяет повысить надежность работы за счет шунтирования тиристорами в открытом состоянии элементов фазорегулирующего устройства. Одновременное подключение обкладок конденсаторов 11 и 12, соединенных соответственно с пороговыми элементами 14 и 13 к катодам тиристоров 3 и 4 через

последовательно соединенные диод 23 (25), резистор 24 (26) позволяет автоматически синхронизировать подачу управляющих импульсов на управляющие электроды тиристоров 3

и 4 с напряжением сети и четко ограничить фазы управляюших импупьсов в пределах . Соединение вывода резистора 22 через диод 27, переменный резистор 28 с обкладкой конденсатора 29, вторая обкладка которого подключена к анодам диодов 30, 31, катоды которых подключены к катодам тиристоров 4 и 3, позволяет плавно автоматически увеличивать CKOpqcTb до заданного значения и ограничивает пусковые токи электродвигателя постоянного тока, Нал:ичие внутренней обратной связи по скорости, а также подключение выхода тахогенератора 36 к одному из входов сравнивающего устройства;, содержащего переменный резистор 38, на который подается опорное (задающее) напряжение, и подключение выхода сравнивающего устройства ко входу реверсивного усилителя 40, к йыходу которого подключен исполнительный микродвигатель 41;, перемещающий подвижный контакт потенциометра 42, значительно повышает точность стабилизации скорости электродвигателя при значительных колебаниях момента на его валу или при наличии других возмущающих факторов о

Формула изобретения

I, Устройство для регулирования скорости электродвигателя постоянного тока смешанного возбуждения, содержащее мостовой выпрямитель с двумя тиристорами в одном плече и двумя диодами в другом, формирова1 елиимпульсов, каждый разрядный конденсатор которых через последов:ательно соединенные пороговый злемент, например динистор, и диод подключен параллельно участку управляющий электрод-катод соответствующего тиристора, отличающеес я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности оно снабжено двумя включенными

встречно развязывающими диодами и переменными резисторами, Кс1ждый из которых одним выводом подключен между анодом порогового элемента и обкладкой разрядного конденсатора, . а другим - к катоду соответствующего развязывающего диода, последовательно соединенными постоянным и переменным резисторами, причем вывод постоянного резистора подключен

Q к точке соединения анодов тиристоров, а вывод переменного резисторак точке соединения анодов развязывающих диодов, а также двумя дополнительными цепочками, содержащими последовательно соединенные диод

5 и постоянный резистор, один вывод которого соединен с катодом тиристора мостового выпрямителя, а другой - с катодом указанного диода, анод которого через пороговый элемент и диод формирователя импульсов соединен с управляющим электродом другого тиристора мостового выпрямителя .

2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что оно снабжено цепочкой, составленной из последовательно соединенных диода, переменного резистора и конденсатора, и двумя встречно включенными диодами, причем анод диода последовательной цепи соединен с точкой соединения переменного и постоянного резисторов, а свободная обкладка конденсатора соединена с анодами встречно-включенных диодов, катоды которых подключены соответственно к катодам тиристоров мостового выпрямителя.

Источники информации у

принятые во внимание при экспертизе

1, Тиристоры.Технический справочник под ред. Лабунцова В,А, М., Энергия, 1971.

2. Полимерное оборудование и переработка пластмасс. Киев, Техни1973.

ка