Реверсивный электропривод постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H02P5/06 

(5) РЕВЕРСИВНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в области реверсивного быстродействующего электропривода постоянного тока, предназначенного для механизмов, работающих с частыми пусками, реверсами и торможениями.

Известен электропривод постоянного тока, содержащий двигатель независимого возбуждения, якорь которого подключен к т-фазному источнику переменного напряжения через два встречно-параллельных т-фазных тиристорных моста, входы которых подсоединены через согласующий трансформатор к т-фазному индуктивно-емкостному преобразователю 1 .

Недостатком известного электропривода является сложность системы управления и, как следствие, недостаточная надежность электропривода в целом, так как большое количество управляемых вентилей снижает надежность электропривода, потому что исчезновение сигнала управления хотя бы с одного тиристора приводит к ненЬрмая« ному режиму работы резонансного тока (индуктивно-емкостного й образователя) , сопровождающегося перенапряжениями на его выходе.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является реверсивный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого включена в одну диагональ реверсора, подключенного другой диагональю через т-фазный диодный мост, согласующий трансформатор и индуктивно-емкостной преобразователь к т-фазному источнику переменного тока, релейный элемент, вход которого соединен с выходом сумматора, к одному входу последнего подключен источник задающего напряжения, а к другому - тахогенератор, сочлененный с валом двигателя, блок ввода-вывода и дат39чик наличия и направления вращения, входы которых соединены соответственно с выходом источника задающего напряжения и тахогенератора по два их выхода подключены cosMect но с выходом релейного элемента к входам логического распределителя, одни выводы логического распределит ля через согласующие элементы связаны с реверсором, нуль-органы, выходами подключенные к логическому распределителю 2. Недостатком данного устройства является то, что выключениевентиля реверсора, замыкающего накоротко выход источника тока, происходит при снятии с него импульса управлений за счет естественной коммутации в моменты времени, соответствующие нулевой разности потенциалов анод-катод. Однако при питании электропривода от 3-х и более фазной сети, в выпрямленном напряжении отсутствуют указанные нулевые начальные условия, так как напряжение на нагрузке носит не пульсирующий, а непрерывный характер. Поэтому одновременное вклю.ение двух тиристоров какой-либо стойки реверсора хотя и не является аварийным режимом, одна ко нарушает работу электропривода. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены m короткозамыкающих тиристоров , аноды которых объединены и подключены к объединенным катодам диодного моста, катоды - к его вхюду, а управляющие электроды через согласующие элементы - к другим выходам логического распределителя, входы нуль-органов подключены к силовым электродам короткозамыкающих тиристоров. На чертеже представлена схема устройства. Электропривод содержит двигатель 1 независимого возбуждения , якорь которого подключен к сети переменного напряжения через ревер сор 2 {тиристоры ), диодный , мост 3 трансформатор, и индуктив но-емкостной преобразователь 5, ре лейный элемент 6,. вход которого со динен с выходом сумматора 7i к одн му входу последнего подключен исто ник 8 задающего напряжения,.а к другому - тахогенератор 9Блок 10 ввода-вывода и датчик 11 наличия и направления вращения, входы которых соединены соответственно с выходом источника 8 задающего напряжения и тахогенератора 9, по два их выхода соответственно М, N и К, R подключены, совместно с выходом Z релейного элемента 6 к входам логического распределителя 12, выходы которого связаны через согласующие элементы с управляющими электродами тиристоров реверсора 2 и короткозамыкающих тиристоров 20-22. Общие аноды короткозамыкающих тиристоров 20-22 подключены к общим катодам вентилей диодного моста , а. катоды - ко входу последнего. Для обеспечения оптимального режима закорачивания выхода индуктивно-емкостного преобразователя 5, исключающего токовые перегрузки в короткозамыкающих контурах, создаваемых тиристорами 20-22, в устройство введены три гальванически развязанные по входу быстродействующие нульорганы 23-25 подключенные параллельно к силовым электродам каждого короткозамыкающего тиристора. Выходы нуль-органов подключены к логическому распределителю 12. Устройство работает следующим образом. Сигнал обратной связи по скорости снимается с тахогенератора 9и подается на элемент сравнения (сумматор) 7, куда также поступает аналоговый сигнал Ug от источника 8 задающего напряжения. Сигнал с выхода сумматора 7 ди поступает на вход релейного элемента 6, на выходе которого формируется сигнал Z, Блок 10ввода-вывода преобразует аналоговый сигнал Uj в сигналы М и N, при помощи которых закодированы внешние команды управления. Результаты приведены в табл, 1. Таблица 1 Датчик 11 наличия и направления вращения представляет собой два раз нополярных по входу нуль-органа, ре гирующих соответственно на положите ное и отрицательное напряжение, пос пающее с тахогенератора 9- Датчик 1 вырабатывает сигналы К и R, комбинация которых в соответствии с табл. 2 позволяет контролировать ка вращение двигателя, так и направлен этого вращения. Таблица 2 Логический распределитель 12 пред ставляет собой комбинационную логическую схему с элементами памяти, вырабатывающую выходные сигналы Wi,-W.,, подаваемые через согласующие элементы на управляющие электроды соответствующих тиристоров. Ми нимизированные логические уравнения выходных сигналов распределителя 12 имеют вид .N(MKVRR); W3,(NRVKR) ; (MNKRVZ); W,Xa(MNKRVZ); W.,(MNKRVZ). В этих уравнениях - сигналы синхронизации, вырабатываемые нульорганами 23-25, при помощи которых обеспечивается открывание короткозамыкающих вентилей в точках естественной коммутации. По внешней команде управления Пу вперед появляется аналоговый сигнал напряжения задания скорости 1)-, которому соответствует сигналы и , Сигналом Ua релейный элемент 6 устанавливается в состояние, при котором на его выходе вырабатывается сигнал . При такой комбинации сиг налов М, N и Z распределитель .импуль сов 12 вырабатывает сигналы управления W; и Wq вентилями М /л реверсора. При включении упомянутых вентилей в якоре двигателя создается ток положительной полярности, например 2,539и номинальный ток якоря) . Двигатель разгоняется с постоянным ускорением, так как источник тока автоматически поддерживает в якоре неизменное среднее значение выпрямленного тока. По.мере разгона двигателя напряжение тахогенератора U-f о сравнивается по абсолютной величине с U-j и при сигнале на выходе, сумматора, равном ди- из-и г ди„орог где Unopor напряжение чувствительности релейного элемента релейный элемент, переключается и вырабатывает сигнал . При поступлении сигнала на вход логического распределителя 12 последний подключает тиристоры 2022, образующие с помощью вентилей катодной группы диодного моста короткозамкнутые контуры, благодаря которым происходит закорачивание выхода индуктивно-емкостного преобразователя и создание холостого хода двигателя, когда ток в якоре отсутствует. Двигатель на вьбеге тормозится. При AUj-uUjiopop. вентили, создающие короткозамыкающие контуры выключаются, и в якорь двигателя вводится очередная порция энергии. Таким образом включением и выключением тиристоров 20-22 осуществляется стабилизация скорости двигателя на уровне, определяемом задающим напряжением, посредством модуляции тока якоря, среднее значение которого определяется Приведенным моментом инерции привода и статическим моментом сопротивлений на валу Двигателя. При реверсе электропривода, т.е. по команде Пуск назад, блок ввода-, вывода 10 вырабатывает сигналы 0 , при поступлении которых а вход распределителя 12 последним нимаются сигналы управления с венилей V и V(i реверсора и одновремено подаются сигналы управления на ороткозамыкающие тиристоры 20-22 ля перевода тока из цепи якорй в кооткозамкнутые контуры и создания тим самым условий для выключения ентилей V-j и VQ. Полному переводу тока соответствует получение инверсных значений одновременно трех сигналов синхронизации X,,, Ут,, при поступлении которых вырабатываются распределителем 12 сигналы управления на диагонально противоположные тиристоры реверюора Vj, и V., и снимаются с короткозамыкающих тиристоров 20-22. Последние выключаются, ив якоре двигателя устанавливается ток 1отрицательной полярности. При этом двигатель форсированно тормозится, и затем разгоняется в обратном н5правлении до скорости, определяемой напряжением задания, когда привод входит в стабилизации отрицательной скорости, аналогично стабили зации положительной скорости, описан ной ранее.. RO команде Стоп, например при торможении на отрицательной скорости до нуля на входе распределителя 12 действуют сигналы , , , . При наличии такой комбинации сигналов распределителем подключаются кратковременно тиристоры 20-22, а затем вентили V и 1. Двигатель форсированно тормозится, так как в якоре начинает протекать ток положи .тельной полярности. При достижении нулевой скорости, на входеi распределителя 12 начинает действовать дру гая комбинация сигналов: , , , , которой будет соответствовать режим короткого замыкания источника тока, когда в работе останут ся только тиристоры 20-22 и катодная группа вентилей диодного моста. Таким образом, данный электропривод обладает большой устойчивостью к коротким замыканиям при стопорении двигателя, так как при этом ток якор автоматически ограничивается источником тока, а, следовательно, и момент стопорения будет ограничен: вви ду использования в качестве источник тока индуктивно-емкостного преобразо вателя, коэффициент мощности которог близок к единице, и отсутствия фазов го управления вентилями, удается получить в широком диапазоне регулирования скорости коэффициент мощности электропривода не ниже 0.9. Формула изобретения Реверсивный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого включена в одну диагональ реверсора, подключенного другой диагональю через п-фазный диодный мост, согласующий трансформатор и индуктивно-емкостный преобразователь к т-фазному источнику переменного тока, релейный элемент, вход которого соединен с выходом сумматора, к одному входу последнего подключен источник задающего напряжения, а к другому - тахогенератор, сочлененный с валом двигателя, блок ввода-вывода и датчик наличия и направления вращения, входы которых соединены соответственно с выходом источника задающего напряжения и тахогенератбра, по два их выхода подключены совместно с выходом релейного элемента к входам логического распределителя, одни выходы логического распределителя через согласующие элементы связаны с реверсором, нуль-органы, выходами подключенные к логическому распределителю, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены m короткозамыкающих тиристоров, аноды которых объединены и подключены к объединенным катодам диодного моста, катоды - к его входу а управляющие электроды через согласующие элементы к - другим выходам логического распределителя, входы нуль-органов подкгвочены к силовым электродам короткозамыкающих тиристоров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1с Авторское свидетельство СССР по заявке № 275бЗ 0/2 -07, кл. Н 02 F 5/06, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2886919/2 -07, кл. Н 02 Р 5/06, 1980.