Устройство для импульсного регулирования скорости тягового электродвигателя Советский патент 1980 года по МПК B60L15/08 

Устройство относится к области электронного оборудования транспортных средств с тиристорно-импульсным регулированием режимов пуска тяговых электродвигателей. Известно устройство для импульсно го регулирования скорости тягового электродвигателя, содержащее тиристорныё регуляторы напряжения и тока возбуяодения двигателей, соединенные с выходами соответствующих основных и вспомогательных формирователей управляющих импульсов, входы которых подключены к генератору пилообразног напряжения и управляющим транзисторам, элемент сравнения, выполненный на транзисторе, диоде и конденсаторе в коллек-торной цепи транзистора, вхо ды которого соединены с источником опорного напряжения и датчиком тока, диоды и резисторы l , В известном устройстве для импульсного регулирования скорости тяговых электродвигателей, в которых переход от режима регулирования напряжения на якоре двигателя к режиму регулирования ток в обмотке возбуждения осуществляется либо переключением тиристорного регу лятора, либо переключением цепей управления тиристорных регуляторов. Недостатками известных устройств являиотся возникновения скачков тока в цепи двигателя. Целью изобретения является повышение надежности устройства для импульсного регулирования скорости тягового электрюдвигателя за счет плавного перехода от одного режима регулирования скорости двигателя к другому и за счет исключения контакторных элементов. Поставленная цель достигается тем, что управляювще транзисторы своими базами через резисторы подключены к конденсатору элемента сравнения и к генератору пилообразного напряжения. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Устройство содержит включенные последовательно с якорем 1 и обмоткой 2 возбуждения тягового двигателя.кон-. тактор 3 и обмотку 4 датчика тока двигателя, диоды 5, 6 и резистор 7, шунтирующие обмотки двигателя, тиристорный регулятор 8 тока возбуждения и .тиристорный регулятор 9 напряжения двигателя, соединенные с выходами основных 10, 11 и вспомогательных 12, 1 формирователей управлякяцих импульсов , входы которых соединены с генератором 14 тактовых импульсов. Управляющие транзисторы 15, 16, каждый иэ которых соединен с нагрузочным резнетором 17 и 18, соединены с диодами 1S 20, шунтирующими в обратном направлении переходы эмиттер-база транзисторов и соединенными через резисторы 21 и 22 с генератором 23 пилообразного напряжения, а через резисторы 24 и 25 с конденсатором 26 сравнивающего элемента. Кроме того, база управляющего транзистора 16 через резистор 27 соединена с источником смещения Е.... Конденсатор 26 включен в коллекторную цепь сравнивающего транзистора 28, переход эмиттер-база которого зашунтирован диодом 29, а база соединена через резисторы 30, 31 с источником 32 опорного напряжения и датчиком 33 тока двигателя.

Работает устройство следующим образом.

При пуске тягового двигателя сначала регулятор 9 осуществляет плавное увеличение напряжения на якоре двигателя, а регулятор 8 тока возбуждения работает с максимальным коэффициентом заполнения импульсного цикла, затем, после выхода на автоматическую характеристику полного поля, регулятор 9 работает с максимальным коэффициентом заполнения импульсного цикла, а регулятор 8 осуществляет импульсное ослабление поля двигателя.

Указанный алгоритм работы регуляторов осуществляется с помощью управляющих транзисторов 15, 16, которые выполняют роль широтно-импульсных модуляторов, работающих на принципе сравнения пилообразного напряжения с постоянным. Пилообразное напряжение, подаваемое на базы управляющих транзисторов 15 и 16, формируется генератором 23 пилообразного напряжени с частотой, задаваемой генератором 14 тактовых импульсов. Постоянное напряжение на базы транзисторов 15, 16 поступает от конденсатора 26, и его уровень зависит от разности сигналов поступающих на сравнивающий транзистор 28 от источника 32 опорного напряжения и датчика 33 тока тягового двигателя. При воздействии на управляющие транзисторы 15 и 16 указанных напряжений на их выходе формируются импульсы прямоугольной формы с частотой , соответствующей частоте тактовых импульсов, и коэффициентом заполнения импульсного цикла, соответствующим разности сигналов от датчика 33 тока двигателя и источника 32 опорного напряжения.

Поочередная работа управляющих транзисторов 15, 16 в процессе пуска тягового двигателя достигается соответствуквдим,выбором уровня сигналов, подаваемых на их базы от генератора 23 пилообразного напряжения, конденсатора 2,6 и источника смещения Е.

Уровень сигналов от генератора 23 в два раза меньше максимально возможного уровня напряжения на конденсаторе 26, а уровень сигнала смещения равен уровню пилообразного напряжения. Напряжение смещения на управляющем транзисторе 16 включено согласно с пилообразным напряжением.

В начальный момент пуска тягового двигателя напряжение на конденсаторе 26 максимально и превосходит уровень пилообразного сигнала, подаваемого на базу управляющего транзистора 15., В результате транзистор 15 полностью открыт, в управлякадем транзисторе 16 параметры базовой цепи, как было отмечено выше, выбраны таким образом, что максимальный уровень напряжения на конденсаторе 26 соответствует сумме сигналов от генератора 23 пилообразного напряжения и источника . Поэтому в начальный момент пуска тягового двигателя транзистор 16 работает в импульсном режиме с минимальным коэффициентом заполнения импульсного цикла.

По увеличения скорости вращения якоря двигателя его ток снижается, что приводит к уменьшению уровня напряжения на конденсаторе 26 и увеличению коэффициента заполнения импульсного цикла транзистора 16.

Э конце режима регулирования напряжение на якорю двигателя уровень напряжения на конденсаторе 26 уменьшается на величину пилообразного сигнала, в результате чего транзистор 16 закрывается, а транзистор 15 начинает работать в импульсном режиме с минимальным коэффициентом заполнения импульсного цикла. В конце режима ослабления поля двигателя напряжение на конденсаторе 26 уменьшается до нуля и транзистор 15 закрывается.

Формирователи 12, 13, управляемые от генератора 14 тактовых импульсов и транзисторов 15, 16, работают следующим образом.

При полностью открытых транзисторах 15, 16 они формируют управляющие сигналы для регуляторов 8, 9,с минимально допустимым коэффициентом заполнения импульсного цикла , при импульсной работе транзисторов 15, 16 работают с их коэффициентом заполнения импульсного цикла; при полностью закрытом состоянии .транзисторов 15, 16 - формируют управляющие сигналы с максимально допустимым коэффициентом заполнения импульсного цикла.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять плавный переход от одного режима работы двигателя к другому, что улучшает условия коммутации на его коллекторе, а также исключает контакторные элеме1 ты в цепях управления, что повышает надежность последних.

Формула изобретения

Устройство для импульсного регулирования скорости тягового электродвигателя, содержащее тиристорные регуляторы напряжения и тока возбуждения двигателей, соединенные с выходами соответствунвдих основных и вспомогательных формирователей управляющих импульсов, входы которых подключены к генератору пилообразного напряжения и управляющим транзисторам, элемент сравнения, выполненный на транзисторе,, диоде и конденсаторе в коллекторной цепи транзистора, входы которого соединены с источником опорного напряжения и датчиком тока, диоды и резисторы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, управляющие транзисторы своими базами через резистоЕ«л подключены к конденсатору элемента сравнения и к генератору пилообразного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 440284, кл. В 60 L 15/08, 1973.

9

26

23 «

-fff

н-ц

фа

f«