Реверсивный электропривод Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 

Базы транзисторов 13 и 14 непосредственно соединены с зажимами И, 12 источника Заправляющего сигнала, а параллельно их база-эмиттерным переходам в ненроводящем паправлении включены диоды 9 и 10.

База-эмиттерный переход каждого из транзисторов 5 и 6 шунтирзется коллекторно-эмпттерпым переходом дополнительных транзисторов 19 и 20, базы которых через резисторы 21, 22 соединены с коллекторами транзисторов 5 и 6 соответственно. С целью термостабилизации и исключения режима работы транзисторов 19, 20 с оборванной базой параллельно их управляющим нереходам включены резисторы 23 и 24. Эмиттер-базовые переходы транзисторов 3 и 4 шунтированы диодами 25 и 26.

Работает устройство следующим образом.

При наличии напряжения питания на зажимах 7 и 8 и отсутствии иа зажимах 11 и 12 управляющего сигнала все транзисторы закрыты и ток в цепях схемы практически отсутствует.

При иоявлеиии на зажимах 11, 12 управляющего сигнала с иолярностью, иоказанной на фиг. 1 без скобок, транзисторы 4, 14 откроются, поскольку управляющий сигиал обесиечивает создаиие базового тока в их уиравляющих переходах по цепи: зажим 12, диоды 9, 25, иоследовательио соединенные эмиттер-базовые переходы транзисторов 4, 14, зажим 12. Падение напряжения иа диодах 9, 25 обеспечивает подпор и надежное закрытие транзисторов 13 и 3. Состояиие полной проводимости транзистора 14 обесиечивает последовательное включение через ограничительный резистор 16 уиравляющих иереходов силовых траизисторов 4 и 5, включенных в противоположные плечи моста. Следовательно, одновременно с транзистором 4 открывается транзистор 5, что обеспечивает пуск и рабочий режим электродвигателя ири рассматриваемой полярности управляющего сигнала. Одновременно при открывании транзистора 4 через резистор 22 открывающий потенциал подается на управляющий переход дополнительиого транзистора 20. Режим транзистора 20 определяется соотнощением величин сопротивлений резисторов 22 и 24, образующих потеициометрический делитель в цепи его базы, и устанавливается близким к насыщению при действии на указанном делителе напряжения, равного напряжению источника питания; при этом на коллекторно-эмиттерном переходе транзистора 20 падеиие напряжения составляет единицы вольт. Однако в рассматриваемом случае в силу закрытого состояния транзистора 13 коллекторная цепь транзистора 20 и соединенная с ней непосредственно базовая цепь транзистора 6 обесточены, вследствие чего открытое состояние транзистора 20 в этом случае лищь исключает режим оторванной

базы транзистора 6, и последний находится в закрытом состоянии. При этом транзистор 19 будет заперт, так как его база и эмиттер имеют практически один н тот же иоте1щиал (сопротивление резистора 21 на 2-3 порядка больще сопротивления резистора 23).

Описанное состояние системы устойчиво до тех пор, пока не изменится полярность

сигнала управления. В момеит измеиения иолярности управляющего сигнала (этому соответствует полярность, указаииая на зажимах 11, 12 в скобках) ранее открытые транзисторы 4, 14, 5 закроются. Откроются транзисторы 13, 3. Образуется контур динамического тормол ения электродвигателя: правый (по схеме) зажим якорной обмотки 1, диод 18, силовой переход открытого траизистора 3, левый зажим обмотки

якоря. При этом транзистор 20, базовая цепь которого находится под воздействием суммы ЭДС обмотки якоря и иапряжеиия источника питания, будучи в режиме гл}бокого насыщения, надежно шунтирует унравляющий переход трапзистора 6, удерживая его в закрытом состояиии До тех иор, пока сумма ЭДС и напряжения питания, умеиьшающаяся в ироцессе торможения якоря, не станет такой, что транзистор 20

выйдет из иасыщенного состоииия. Увеличение соиротивлеиия коллекторио-эмиттерного перехода транзистора 20 приведет к иоявлению базового тока транзистора 6 и его открытию. Это будет уменьшать потенциал, действующий в цени управления транзистора 20. Благодаря обратной связи через резистор 22 процесс развивается лавинообразно. Вследствие триггериого эффекта транзистор 6 переходит в полност1 ю открытое состоянне, а транзистор 20 в закрытое. Происходит реверс привода. Изменение полярности по обмотке якоря 2 двигателя 3 при открытии транзистора 6 не измеиит состояния транзисторов 19 и 5.

Транзистор 5 будет оставаться закрытым, так как ток его базы равен нулю, а транзистор 19 откроется и своим силовым иереходом соединит обесточенную базу транзистора 5 с эмиттером.

На фиг. 2 нриведеиы временные диаграммы измеиеиия тока / и скорости п электродвигателя в ироцессе периодического реверсирования. Там же обозначены f/y - напряжение сигнала унравления; /п, /д -

значения бросков тока при пуске и при динамическом торможении двигателя; /р- значение броска тока двигателя, который был бы в режиме прямого нротивовключения.

Пз диаграммы (см. фиг. 2, б) видно, что за один цикл реверса привода имеет место два броска тока. Вначале двигатель тормозится динамическим способом, бросок тока /д при котором не превышает тока пуска

/гг, а затем ироисходит реверс, величина

броска тока при котором зависит от настройки системы.

Длительность временного интервала между началами первого и второго бросков тока онределяется величиной сопротивлеНИИ резисторов 21 н 22. С ростом носледних указанный интервал сужается, а амнлитуда второго броска тока растет.

Таким образом, в предложенном устройстве при смене полярности сигнала унравления (f/y) двигатель сначала переходит и режим динамического торможения, а затем, когда скорость значительно снизится, автоматически переходит в режим протнвовключения. В результате броски тока в процессе реверсирования значительно меньше (почти в 2 раза) бросков тока, имеющих место в обычных реверсивных электронрнводах при неносредственном нротнвовключении (на фнг. 2, б пунктирной линией для сравнения показана кривая тока двигателя нри реверсе прямым противовключением).

Указанное свойство предложенного электропривода, а именно свойство автоматически ограничивать броски тока при реверсировании, позволяет существенно повысить надежность нривода и коэффициент использования снловых транзисторов по мощности, а также снизить уровень пульсаций тока в источнике. Время реверса двигателя при этом несколько увеличится, что видно из кривой, приведенной на фиг. 2, в.

Для обеспечення нормальиор работы схемы электропривода в широком диапазоне рабочих температур, т. е. для термостабнльности свойств и характеристик, в базовые цени транзисторов 19, 5 и 6, 20 целесообразно включить диоды и резпстор.

Формула изобретения

Реверсивный электропрнвод, содержащий электродвигатель постоянного тока с обмоткой якоря, включенной в диагональ транзисториого моста, выполненного на транзисторах разной проводнмостн, подключенного второй диагональю к источннку иитания н соединенного с источником сигнала управления базами двух управляющих транзисторов, эмиттер каждого из которых соединен с базой транзистора соответствующего плеча моста, зашунтированного в обратном направлении диодом, а коллектор через резистор - с базой транзнстора противоположного плеча, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и коэффициента исиользовання транзисторов моста по мощности, он снабжен двумя дополннтельнымн транзисторами, коллектор, эмиттер и база каждого из которых соединены соответственно с базой, эмиттером и через резистор с коллектором одного из пары транзисторов моста, соединенных с одннм выводом источника нитання.

Источники информации,

принятые во вннмание при экспертизе

1.Лахтадырь И. С. Системы управлення электроприводом постоянного тока на транзисторах. Киев, «Техника, 1964, с .81-83, рис. 32.

2.Патент США ЛЬ 3480849, кл. 318-257 (Н02р), 1969.