Двухканальное устройство для управления двухфазным двигателем переменного тока Советский патент 1982 года по МПК H02P5/36 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах управления электродвигателями.

Известно устройство для управления электродвигателем, содержащее оптроны, усилители, транзисторы, выпрямители, симметричные вентили и трансформатор, нагруженный на электродвигатель fij.

Недостаток устройства - низкая на дежность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является двухкаиальное устройство для управления двухфазным двигателем переменного тока, содержащие инвертор,первый блок обратной связи, многообмоточный трансформатор и два одинаковых канала, каждый из которых состоит из симмет- ричного вентиля с блоком управления и последовательно включенных усилителя, триггера, элемента И, реле

И согласукхцего усилителя, одни входы усилителей обоих каналов подключены к выходу первого блока обратной связи,другой вход усилителя одного канала подключен ко входу инвертора, предназначенного для ввода сигнала управления, другой вход усилителя другого канала подключен к выходу инвертора, другой вход триггера каждого канала подключен к выходу соотtoветственно второго и третьего блоков обратной связи 2.

Недостатками данного устройства являются сложность и низкая надежность.

15

Цель изобретения - повышение надежности и упрощения устройства управления двухфазным двигателем переменного тока

Поставленная цель достигается тем,

20 что устройство снабжено дополнительным многообмоточным трансформатором, формирователем биполярных импульсов, а каждый блок управления выполнен 39 на формирователе запирающего напряжения, формирователе импульсов поджига и формирователе импульсов поддержки, включенном между управляющим электродом симметричного вентиля и одним выводом первой вторичной обмотки дополнительного трансформатора другой вывод которой соединен с като дом симметричного вентиля, формирователь поджига включен между управля ющим электродом симметричного вентиля и точкой соединения его анода с одйим выводом первой вторичной обмот ки основного трансформатора, формиро ватель запирающего напряжения подклю мен между второй вторичной обмоткой основного трансформаторе и точкой со динения формирователей импульсов под жига и поддержки с выходом согласующего усилителя, формирователь биполярных импульсов включен между третьей вторичной обмоткой основного трансформатора и точкой соединения других входов элементов И обоих каналов, входы второго и третьего блоков обратной связи подключены к выходам согласующих усилителей одного и другого канала соответственно, вход первого блока обратной связи подключен ко второй вторичной обмотке дополнительного трансформатора первичная обмотка дополнительного трансформатора одним выводом подключена к катоду симметричного вентиля, а другим - к другому выводу первой вторичной обмотки основного тран форматора. . .На чертеже представлена структурная схема предлагаемого двухканального устройства для управления двухфазным двигателем переменного тока. Устройство содержит два одинаковых канала, каждый из которых состоит из последовательно включенных вен тиля 1, триггера 2, элемента И 3, ре ле 4, согласующего усилителя 5, выхо дом подключенного общей точке соединения формирователей импульсов под жига и поддержки и формирователя запирающего напряжения блока управлени 6. Формирователь импульсов поджига состоит из выпрямительного моста 7, входом подключенного через резистор 8 между анодом с управляющим электро дом симметричного вентиля Э, а выход его зашунтирован тиристором 10, като которого соединен через резистор 11 с общим потенциалом схемы. Управляю74щий электрод тиристора 10 подключен к одному выводу резистора 12. Формирователь импульсов поддержки содержит выпрямительный мост 13, входом подключенный между управляющим переходом симметричного вентиля 9 и через резистор 1 одним выводом первой вторичной обмотки li) дополнительного трансформатора 16, другой вывод которой подключен к катоду симметричного вентиля 9. Выход выпрямительного моста 13 зашунтирован тиристором 17, управляющий электрод которого подключен к одному выводу резистора 18, а катод через резистор 19 подключен к общему потенциалу схемы, формирователь запирающего напряжения содержит выпрямительный мост 20, выход которого зашунтирован конденсатором 21. Выводы конденсатора 21 через резисторы 22 и 23 соответственно соединены с другими выводами резисторов 18 и 12. Точка соединения резисторов 12, 22 и 23 является общей точкой соединения формирователя запирающего напряжения и формирователей импульсов поджига и поддержки, родключенной к выходу согласующего усилителя 5« Вход выпрямительного моста 20 подключен ко второй вторичной обмотке 2Ц основного трансформатора 25, первая вторичная обмотка 26 которого подключена к аноду симметричного вентиля 9 и к одному выводу первичной обмотки 27 дополнительного трансформатора 16, другой вывод которой подключен к катоду симметричного вентиля 9, вторая вторичная обмотка 28 дополнительного трансформатора ., 16 подключена ко входу первого блока обратной Связи 29, выход которо го подключен к одним входам усилителей 1 обоих каналов. Другой вход усилителя 1 одного канала подключен к выходу инвертора 30, а другого канала - ко входу его, предназначенного для ввода сигнала управления. Третья вторичная обмотка 31 основного трансформатора 25 подключена ко входу формирователябиполярных импульсов 32, выход которого подключен ко вторым входам элементов И 3 обоих каналов. Входы второго 33 и третьего З блоков обратной связи подключены к выходам согласующих усилителей 5 обоих каналов соответственно, а выходы их подключены к другим входам триггеров 2 соответственно второго 5 и первого каналов. Первичная обмотка 35 основного трансформатора подключена к питающей сети. Третья втори ная обмотка 36 дополнительного трансформатора 16 погружена на двухфазный двигатель 37 Устройство работает следующим образом. При нулевом входном сигнале усилитель 1 за счет начального смещения имеет на выходе напряжение положительной полярности, под действием которого триггер 2 переключается в запе тое состояние, при котором на его выходе будет напряжение отрицательной полярности. Отрицательное напряжение триггера 2 запирает элемент И, при этом на его выходе присутствует напряжение положительной полярности. Реле при этом на выходе имеет также напряжение положительной полярности, которое, инвертируясь согласующим усилителем 5, поступает на управляющие переходы тиристоров 10 и 17 формирователей бло ка управления 6. Так как это напряжение имеет отрицательную полярность, то тиристоры з апираются и соответственно выключается симметричный вентил 9. Первичная обмотка 27 дополнительного трансформатора 16 обесточивается DT обмотки 31 трансформатора 25 на вход формирователя биполярных импульсов 32 подается переменное напряжение На выходе формирователя биполярных им пульсов 32 появляются импульсы напряжения, синхронизированные с моментом положительной полярности в начале каждого периода и отрицательной в начале второго полупериода. Эти импульсы непрерывно подаются на вход элемента И. При отсутствии управляющего сигнала на входе устройства наличие импульсов на выходе формирователя биполярных импульсов не изменяет состояние блока управления 6. В случае поступления положительного управляющего сигнала на вход инвертора 30 и усилителя 1 первого канала состояние блока управления второго кана-; ла не изменяется. В первом канале на выходе усилителя 1 появляется напряжение отрицательной полярности. При увеличении этого напряжения-больше порога триггер 2 срабатывает и на его выходе появляется напряжение положительной полярности. ,В моменты появления импульсов положительной полярности на вы76ходе формирователя биполярных импульсов элемент И 3 формирует на выходе импульсы отрицательной полярности, которые запускают реле k. Так как запускающий импульс синхронизирован с моментом перехода через нуль переменного напряжений, то реле формирует импульс отрицательной полярности, передний фронт которого также синхронизирован с началом перисда напряжения синусоидальной формы. Импульс с реле инвертируется согласующим усилителем 5 и смещает управляющие переходы тиристоров 10 и 17 блока управления 6 в прямом направлении. При этом в первой вторичной обмотке 26 основного трансформатора 25 наводится напряжение. Под действием этого напряжения по цепи: первая вторичная обмотка 26 основного трансформатора 25, первичная обмотка 27 дополнительного трансформатора 1б, переход катод - управляющий переход симметричного вентиля 9, выпрямительный мост 7, тиристор 10, резистор 8 течет ток. Симметричный вентиль 9 открывается, падение напряжения на нем резко понижается соответственно прекращается ток через выпрямительный мост 7, тиристор 10 и резистор 8. С включением симметричного вентиля 9 на первичную обмотку 27 Дополнительного трансформатора 16 подается полное рабочее напряжение. С обмотки 35 этого же трансформатора на нагрузку 37 подается напряжение. Одновременно с этим за счет ЗДС наведенной в первой вторичной обмотке 15 дополнительного трансфррматора 16, по цепи управления симметричного вентиля 9 протекает поддерживающий ток через резистор k, выпрямительный мост 13, тиристор 17. В отрицательный полупериод напряжения питания процессы в цепи повторяются, но только токи меняют свое направление на обратное. Таким образом, в течение каждого полуперибда питающего напряжения через управляющий электрод симметричного вентиля протекает ток, состоящий из импульса поджига, в.еличина напряжения (и ток) и длительность которого определены конкретным экземпл:яром тиристора, и следующего за ним импульса поддержки, имеющего заданную величину напряжения, определен/

ную из условия обеспечения нахождения рабочей точки входной вольт-амперной характеристики тиристора и области гарантированного включения.

При положительном напряжении на аноде симметричного тиристора на его управлякхций электрод поступают импульсы поджига и поддержки положительной полярности, а при отрицательном напряжении на аноде тиристора на его управляющий переход поступают импульсы поджига и поддержки отрицательной полярности, что соответствует режиму работы .симметричного тиристора в качестве Ключа переменного тока. Тиристоры 10 и 17 Форм рователей импульсов поджига и поддер ки маломощные, имеют величины тока включения и выключения порядка долей миллиампера, что на порядок меньше соответствующих токов силовых симметричных тиристоров, что обеспечивает их раннее включение и открытие, практически, в течение всего периода питающего переменного напряжения. Первый блок обратной связи при воздействии на нее первого полупериода выходного напряжения формируют импульс отрицательной полярности, длительностью.большей периода переменного напряжения, а второй полупериод выходного напряжения -в ней гасится. Форма импульса такова, что в первой четверти периода переменного напряжения он (импульс) имеет крутой фрон и амплитуда его напряжения, приведенная ко входу линейных усилителей 1 больше максимального управляющего сигнала, а в остальной части периода задний фронт импульса спадает к нулевому уровню по апериодическому закону.

Импульс отрицательной обратной связи, поданный на входы усилителей 1, запирает открытый до этого канал управления устройства и удерживает его в этом состоянии пока сигнал от отрицательной обратной связи больше сигнала управления

Если за счет спадания импульса обратной связи отрицательное напря жение на выходе усилителя 1, пропорциональное .сумме сигнала управления и сигнала обратной связи больше порога срабатывания триггера 2, то канал управления снова включается в проводящее состояние выше описанным образом и на выходе устройства, т.е. на управляюсцей обмотке двигателя

516178

опять появляется выходной импульс в виде следуюи его периода переменного напряжения.

Управляющий режим работы второго 5 канала устройства аналогичен работе первого канал. Второй канал срабатывает при отрицательном входном сигнале. При этом во включенное состояние переходит симметричный вентиль 10 второго канала. В результате на нагрузку (двигатель подается напряжение с другой фазой, что приводит к реверсу двигателя.

Для предотвращения одновременно15 го включения каналов в устройство введены второй 33 и третий 3 блоки обратной связи, переключающие триггеры 2 в запертое состояние сразу же после срабатывания одного из 20 каналов.

Применение предлагаемого изобретения позволяет упростить устройство и повысить его надежность за счет осуществления реверсивного управле25 ния электродвигателем при отсутствии взаимного влияния цепей управления симметричными тиристорами. Управление симметричными вентилями осуществляется импульсами тока и напряжения

30 оптимальных значений и формы, т.е. запускающий импульс в начальный момент имеет величины тока и напряжения и длительность, требуемые для включения конкретного экземпляра:

35 вентиля, а после включения вентиля ток управляющего импульса уменьшается довеличины, требуемой для удержания вентиля во включенном состоянии на время всего полупериода

40 переменного напряжения.

Формула изобретения

Двухканальное устройство для

управления;двухфазным двигателем переменного тока, содержащее инвертор, первый блок обратной связи, многообмоточный трансформатор и два канала, каждый из которых состоит из симметричного .вентиля с блоком управления и последовательно включенных усилителя, триггера, элемента И, реле и согласующего усилителя, одни входы усилителей обоих каналов подключены к выходу первого блока обратной связи, другой вход усилителя одного канала подключен ко входу инвертора, предназначенного для ввода

,игнала управления, другой вход усилителя другого канала подключен к выходу инвертора, другой вход триггера каждого канала подключен к выходу соответственно второго и третьего блоков обратной связи, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности управления, оно снабжено дополнительным многообмоточным трансформатором, формирователем биполярных импульсов, а каждый блок управления выполнен на формирователе запирающего напряжения, формирователе импульсов поджига и формирователе импульсов поддержки, включенном между управляюа|им электродом симметричного вентиля и одним выводом первой вторичной обмотки дополнительного трансформатора, другой вывод которой соединен с катодом симметричного вентиля, формирователь поджига включен между управляющим электродом симметричного вентиля и точкой соединения его анода с одним выводом первой вторичной обмотки основного трансформатора, формирователь запирающего напряжения подключен между второй вторичной обмоткой основного трансформатора и точкой соединения формирователей импульсов поджига и поддержки с выходом согласующего усилителя, формирователь биполярных импульсов включен ме)1(ду третьей вторичной обмоткой основного трансформатора и точкой соединения других входов элементов И обоих каналов, входы второго и третьего блоков обратной связи

подключены к выходам согласуюи1их усилителей одного и другого канала соответственно, вход первого блока обратной связи подключен ко второй обмотке дополнительного трансформатора, первичная обмотка дополнительного трансформатора одним выводом подключена к катоду симметричного вентиля, а другим - к другому выводу первой вторичной обмотки основного трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 720723, кл. Н 03 К 17/56,

2. Авторское свидетельство СССР № 61027, кл. Н 02 Р 5/16.