Электропривод постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к элёктротехнике и может быть использовано в различных устройствах (электромашинные преобразователи энергии, насосы и т.п.), где электропривод должен обеспечить стабилизацию частоты вращения выходного вала механизма.

Известен электропривод постоянного тока, обеспечивающий при широком изменении величины питающего напряжения и нагрузки необходимую точность стабилизации выходной частоты врсидения путем соответствующего изменения тока в обмотке возбуждения электродвигателя с помощью транзисторного регулятора частоты ij .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, обмотка якоря которого через пусковой резистор, шунтированный замыкающим контактом, и управляемый ключ соединена с источником питания j который подключен к последовательно соединенным блоку защиты, обмотке возбуждения электродвигателя и регулятору, вход которого соединен с датчиком частоты вращения электродвигателя, выход блока защи,ты соединен с управляющим входом управляемого ключа, разрядный вентиль .Недостатками известных электроприводов являются относительная сложность, вызыванная наличием громозд-, кого нелинейного сопротивления, шунтирующего выходной транзистор регулятора, относительно большие потери

10 мощности, происходящие при протекании тока обмотки возбуждения по нелинейному сопротивлению,- а также на пусковом сопротивлении в цепи обмотки якоря в период пуска электропривода.

-Кроме того, недостатком устройства является ртносительная сложность настройки защиты цепи возбуждения от обрыва поля, вызванного, например, выгоранием перехода коллектор- г- эмит20тер выходного транзистора регулятора (ввиду протекания при этом по обмотке возбуждения тока нелинейного со-, противления, недостаточного для поддержания номинальной частоты враще25 ния электродвигателя).

Цель изобретения - упрощение и улучшение энергетических показателей электропривода.:

; Поставленная цель достигается тем,

30 что разрядный вентиль подключен ано- .

дом к точке соединения обмотки возбудения.электродвигателя и регулятора, а катодом - к точке соединения обмотки якоря и пускового сопротивления.

На фиг. 1 представлена блок-схег,а электропривода постоянного тока, на .фиг. 2 - временные диаграммы работы электропривода постоянного тока.

Электропривод постоянного тока (фиг. 1) содержит электродвигатель постоянного тока, обмотка 1 якоря которого черезпусковой резистор 2, шунтированный замыкающим контактом 3 и управляемый ключ 4 соединена с источником-5 питания, который подключен к последовательно соединенным блоку 6 защиты, обмотке 7 возбуждени электродвигателя и регулятору 8, вхо которого соединен с датчиком. 9 частоты вращения электродвигателя, выход б.лока 6 соединен с управляющим входом управляемого ключа 4, разрядный вентиль 10, анод которого подключен к точке соединения обмотки 7 возбуждения электродвигателя и регулятора 8 , а - к точке соединения обмотки 1 якоря и пускового резистора 2. Регулятор 8 содержит, выходной транзистор 11.

Устройство работает следующим образом.

На начальном этапе периода пуска, обозначенном на графиках фиг. 2 интервалом 0-t, когда в цепь обмотки 1 якоря электродвигателя включен пусковой резистор 2, частота вращения си привода существенно меныие заданной номинальной величины ц поэтому выходной транзистор 11 -регулятора 8 полностью закрыт. При этом, в соответствии с временным графиком фиг. 2, в электроприводе схемы фиг. 1 имеет место на упомянутом интервале 0-t с момента t О замыкания контактов управляемого ключа 4 быстрое нарастание тока якоря ij (t) в обмотке 1 .якоря двигателя до величины пускового тока, ограничиваемого введенным пусковым резистором 2, а затем его сравнительно медленный спад по мере роста частоты вращения и соот- . ветственно величины противо- ЭДС обмотки якоря 1 (фиг.2а), кроме того, форсированное нарастание тока ifl(t) в цепи обмотки 7 возбуждения, обусловленное включением разрядного вентиля 10 (фиг, 2 -6); а также относительно быстрое и примерно линейное нарастание выходной частоты ai(t) вращения привода, обусловленное наличием повышенной величины момента на выходном валу электродвигателя, пос.кольку на начальном интервале пуска 0-t достаточно велики, как величина (пускового тока якоря ), так и (величина тока возбуждения в(1),

В итоге к моменту t включения управляемого ключа 4 и замыкающего контакта 3, шунтирующего пусковой резистор 2, имеет место сокращение временного интервала O-t., а следовательно, и уменьшение потерь мощноти на пусковом резисторе 2.

Далее -на втором этапе периода пуска, обозначенном на графике фиг. интервалом tf - tj , когда из цепи обмотки 1 якоря -выведен пусковой резистор 2, частота вращения w приво.да по-прежнему меньше номинальной величины (w W ном ) поэтому выходной транзистор 11 регулятора 8 также закрыт. Приэтом, в соответствии с временными графиками фиг. 2, в электроприводе схемы фиг. 1 имеет место на упомянутом интервале t -1, с момента t t вторичное нарастание тока якоря ia(t) до допустимой пусковой величины и затем, по мере разгона электропривода, его плавное уменьшение до. номинальной величины, определяемой моментом нагрузки на выходном валу электропривода (фиг.2 кроме того, наблюдается плавное уменьшение тока i (t) обмотки 7 возбуждения в образующемся разрядном контуре блок 6 залщты - обмотка 7 возбуждения - разрядный вентиль 10, обусловленное Н(:1личием значительной по величине электромагнитной постояной времени обмотки 7 {фиг. 26); ,3 также продолжение нарастания выхоНО.Й частоты вращения выходного вала привода, обусловленное приложением к цени обмотки 1 якоря полного напряжения источника 5 питания и плавным уменьшен.ием тока i (t) обмотки возбуждения (фиг, 2Ь).

Нак)нец, в момент времени г t когда величина частоты вращения ty привода сравняется с номинальнымзначением (со Циом ), происходит заключительный этап периода пуска электропривода, характеризующийся включением в работу регулятора 8, при котором место переход выходного транзистора 11 регулятора 8 из первоначального закрытого состояния в промежуточный управляемый режим ключевой широтно-импульсной модуляции с установлением, необходимой величины тока g в обмотке 7 возбуждения, при котором CfwJCbvjoM

(фиг. 25); кроме того, установление величины тока якоря i(t) на номинальном установившемся уровне, определяемой моментом сопротивления нагрузки, заданным значением частоты вращения шяГСьном величиной напряжения источника 5 питания (фиг. 2а); а также установление с необходимой степенью точности величины частоты врё щения привода

и « шцс1М определяемой воздействием регулятора 8 (фиг. 2&),

При этом на любом этапа работы привода повреждение цепи его обмотки 7 возбуждения (обрыв разрядного вентиля 10 или обмотки 7 на интервале пуска; обрыв транзи зтора 11 или его запирание ложньш Шыходным сигналом неисправного регулятора 8) приводят к обесточиванию блока 6 . ты и его отключающему воздействию на управляемый ключ 4.

Таким образом, сокращение Bpewieни первого этапа пуска электродвигателя и исключение нелинейного сопротивления, шунтирующего выходной транзистор, позволяет упростить электропривод постоянного тока и сократить потери мощности в нем.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, обмотка якоря которого через пусковой резистор, шунтированный замыкающим контактом, и управлдемый ключ соединена с источником пи- тання, который подключен к последовательно соеда1ненным блоку защиты, обмотке возбуждения электродвигателя и регулятору, вход которого соединен с датчиком частоты вращения

электродвигателя, выход 6лока заядиты соединен с управлякядим входом управляемого ключи, разрядный венТиль, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что,

с целью упрощения и улучшения энергетических показателей, разрядный вентиль подключен анодом к точке со- единения обмотки возбуждения электродвигателя и регулятора, а катодом к точке соединения обмотки якоря и пускового резистора.

Источники информации, принятые во внимание при Э1кспертизе

1.Бунаков В. Л. и Гаспаров Р. Г. Полупроводниковые регуляторы напряжения и частоты электрических маишн. М.-Л., Энергия, 1966, с. 114-116, рис. 4-7.

2.-ИнфсЕнлаиионный листок Ииформ электро 01.21.32-76 (УДК 621.314,52, ОКП 337350).

ini

(pvts.Z