Устройство для регулирования постоянного напряжения на двигателях постоянного тока для подвижного состава с централизованным источником электроснабжения Советский патент 1982 года по МПК H02P5/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам постоянного тока с тиристорными широтно-импульсйыми преобразователями По основному авт. св. № 737930 известна система импульсного управления электродвигателем постоянного тока, содержащая шунтированный обратным диодом электродвигатель, подключенный через силовой тиристор к импульсному источнику постоянного напряжения, формирователь импульсов выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, и подключе ную к источнику управляющего напряже ния последовательную цепь из зарядного резистора и конденсатора, общая точка которых через стабилитрон соединена со входом генератора импульсов 1 Известная система обеспечивает плавное регулирование скважности напряжения на нагрузке, но без необходимого во многих случаях ограничения тока нагрузки на заданном уровне, что ограничивает возможности применения системы. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы импульсного управления электродвигателем постоянного тока. Цель достигается тем, что в систему дополнительно введены транзистор, .шунтирующий разрядный тиристор, Т-образный RC-фильтр, включенный между источником управляющего напряжения, и базой транзистора, и трансформатор,, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь питания шунтированного обратным диодом электродвигателя, а вторичная шунтирована резистором и через -последовательно соединенные диод и стабилитрон подключена параллельно конденсатору RC-фильтра. На фиг. 1 показана схема системы импульсного управления электродвига 39 телем постоянного тока; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие ее работу, Система содержит подключенный к положительному полюсу источника импульсного напряжения диод 1, через который питается формирователь импульсов 2, и зарядный резистор 3 шунтированный транзистором , база которого через резистор 5 подключена к конденсатору 6 и резистору 7 конденсатор 8, параллельно которому подключена цепочка из резистора 9. тиристора 10, к катоду которого подключен диод 11, а к аноду - стабили рон 12. В цепь нагрузки включены силовой тиристор 13 двигатель Т, ш: нтированный диодом 15 первичная обмотка 16 трансформатора 17, вторич ная обмотка 18 трансформатора шунтирована резистором 19 и одним выводом подключена к цепочке: диод 20 и стабилитрон 21. Элементы образуют Т-образный КС-фильтр, вход которого соединен с источником управляющего напряжения. Схема управления и силовая часть питаются.напряжением импульсной формы с посто.чнной скважностью (фиг. 2а). Среднее напряжение, подводимое к нагрузке, зависит от момента открывания тиристора 13 в пре делах импульсов питающего напряжения. Регулирование момента -открывания тиристора 13 осуществляется сле дующим образом. При транзистор V закрыт. При поступлении очередного импульса питающего напряжение конденсатор 8 заряжается практически только через резистор 3« При этом напряжение на конденсаторе 8 достигает пробивного напряжения стабилитрона 12 в конце питающего импульса. В этот мо мент запускается формирователь импульсов 2 и открывается тиристор 13 К нагрузке пропускается небольшая часть импульса напряжения (фиг. 26) В последующей паузе тиристоры 10 и 13 восстанавливают свои запирающие свойства. Ток в якоре (фиг. 2в) до поступления очередного импульса про текает за счет электромагнитной эне гии двигателя через диод 15. По мере увеличения Uy уменьшает ся сопротивление в цепи заряда конденсатора 8 и время его заряда. Это приводит к увеличению длительности импульсов (фиг. 2д), пропускающих тиристором 13 к нагрузке и среднего тока в .цепи якоря (фиг. 2е). В силовой цепи ток нагрузки имеет две формы: непрерывную - в цепц якоря (фиг. 2в, е) и импульсную в силовом тиристоре 13 и первичной обмотке 16. За один период питающего напряжения на обмотке 18 наводится дважды импульсная ЭДС: в моменты открывания и закрывания тиристора 13 причем при открытом тиристоре 13 ЭДС не влияет на работу тиристора 4; так как не пропускается диог . дом 20. При закрытом тиристоре 13 энергия, запасенная в индуктивности трансформатора toKa, рассеивается на резисторе 19 создавая на нем спадающее напряжение от значения, пропорционального току двигателя в момент выключения тиристора 13. Коэффициент пропорциональности при этом зависит от величины резистора 19 и соотношения витков обмоток трансформатора 17 (фиг. 2г, ж). Такая форма сигнала удобна для введения в цепь обратной связи тем, что импульс подается в в паузе и сглаживать его нет необходимости. В приведенной схеме реализуется задержанная обратная связь по току. При некоторой величине тока нагрузки сумма напряжений на конденсаторе 6 и на обмотке 18 превысят пробивное напряжение стабилитрона 21, и на входе транзистора k будет уменьшаться открывающий сигнал. Соответственно увеличивается сопротивление в цепи зарядка конденсатора .8 и уменьшается длительность импульса, пропускаемого тиристором 13 к нагрузке. Двигатель будет работать на естественной характеристике до беличины тока нагрузки I IQTC О отсечки). Дальнейшее увеличение тока якоря при увеличении нагрузки зависит от коэффициента обратной связи, величина которого может регулироваться резистором 5. В динамическом отношении цепь обратной связи представляет звено с запаздыванием. Время запаздывания находится в пределах от Q до Т (т - период следования импульсов). Поэтому небольшое перерегулирование наблюдается только при ступенчатом увеличении управляющего воздействия. При нормальных режимах управления и практически любых реальных темпа возмущающих воздействий перерегули рование отсутствует. Для многих рабочих механизмов цикличного действия необходимо осуществлять разгон двигателя за минимально возможное время. Это достигается при условии разгона двигателя с предельным током нагрузки. Характеристики двигателя, обеспечиваю щие разгон двигателях постоянным током якоря, считаются для таких условий оптимальными. Как следует из описания, схемное решение узла обратной связи обеспечивает работу двигателя на оптимальных характеристиках. Достоинством схемного решения является малое количество элементов, т.е. простота схемы и отсутствие инерционных (сглаживающих) элементов. Это дает возможност исключить из прямого канала корректиру1сицие элементы и упростить схему в целом. . 526 Формула изобретения Устройство для регулирования постоянного напряжения на двигателях постоянного тока для подвижного состава с централизованным источником электроснабжения по авт. св. №737930 отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей системы, в нее дополни-, тельно введены зарядный резистор, Т-образный RC-фильтр, включенный между источником управляющего напряжения и базой транзистора, и трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь питания, шунтированного обратным диодом электродвигателя, а вторичная обмотка трансформатора шунтирована резистором и через последовательно соединенные диод и стабилитрон подключена параллельно конденсатору RC-фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 737930, кл. Н 02 Р 5/16, 1978.

H и го b-W С:ЬФиг.1

R П П П

JL Л Л

1

л И (I

ж

Фиг, 2