Импульсный регулятор

 

ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР по авт.св. № 640251, отличающийся тем, что/ с целью повышения быстродействия и точности работы , в него введены дополнительный резистор, дополнительные диоды, второй и третий резистивные делители напряжения, причем одни крайние выводы второго и третьего делителей напряжения объединены и подсоединены к катодам тиристоров, другие крайние выводы подсоединены к соответствующим крайним выводам первого делителя напряжения, а средние выводы второго и третьего делителей напряжения через первый и второй дополнительные диоды подключены к эмиттерам первого и третьего транзисторов , причем анод четвертого тиристора подключен к нагрузке через третий дополнительный к катодам симисторов - через дополнительный резистор. О N О: 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(5D G 05 В 11 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЫТИЙ (61) 640251 (21) 3513996/18-24 (22) 24.11.82 (46) 28.02.84. Вюл. Р 8 (72) Л.П. Дмитренко (71) Всесоюзный научно-исследовательский конструкторско-технологический институт по машинам для комплексной механизации и автоматизации животноводческих ферм

> (53) 621.555.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 640251 кл. G 05 В 11/16, 1976 (прототип ), (54) (57) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР по авт.св. 9 640251, о т л и ч а юц и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности работы, в него введены дополнительный резистор, дополнительные диоды, второй и третий резистивные делители напряжения, причем одни крайние выводы второго и третьего делителей напряжения объединены и подсоединены к катодам тиристоров, другие крайние выводы подсоединены к соответствующим крайним выводам первого делителя напряжения, а средние выводы второго и третьего делителей напряжения через первый и второй дополнительные диоды подключены к эмиттерам первого и третьего транзисторов, причем анод четвертого тиристора подключен к нагрузке через третий дополнительный диод,а к

Ф катодам симисторов — через дополнительный резистор.

1076871

Изобретение относится к автоматике и предназначено для автоматического регулирования преимущественно тока электропривода измельчителя различных материалов.

По основному авт.св М 640251 известен импульсный регулятор, содержащий трансформатор тока,подключенный к первой диагонали первого диодного моста, трансформатор, две вторичные обмотки которого подключены соответственно к первым диагоналям второго и третьего диодных мостов, первый и второй потенциометры, подключенные соответственно к вторым диагоналям первого и второго диодных.мостов, пять транзисторов с RC-контурами в цепях эмиттеров, базы которых соединены соответственно с управляющими электродами четырех тиристоров, причем аноды первого и второго тиристоров подключены соответственно к управляющим электродам первого и второго симисторов, подключенных между обмоткой исполнительного электродвигателя и источником переменного напряжения, а также первый делитель напряжения, подключенный к HC-контурам первого и третьего транзисторов, причем средняя точка первого делителя напряжения соединена с подвижным контактом третьего потенциометра, подключенного к второй диагонали третьего диодного моста, анод четвертого тиристора соединен через первый диод с эмиттером второго транзистора и с анодом третьего тиристора, четвертый потенциометр, подвижный контакт которого подключен к RC-контуру четвертого транзистора, а RC-контур пятого транзистора подключен к базам первого, второго, третьего и четвертого транзисторов (1 ).

Однако известный регулятор характеризуется недостаточным быстродействием, что не обеспечивает требуемого качества регулирования, а также имеет сравнительно невысокую точность работы, так как после срабатывания четвертого тиристора перегрузки на него через диод шунтируется измерительная часть схемы регулятора. Поэтому отключение четвертого тиристора будет происходить при значении тока, существенно меньшем заданного. . Цель изобретения — повышение быстродействия и точности работы.

Для достижения поставленной цели в импульсный регулятор введены дополнительный резистор, дополнительные диоды, второй и третий резистивные делители напряжения,причем одни крайние выводы второго и третьего делителей напряжения объединены и подсоединены к катодам тиристоров, другие крайние выводы подсоединены к соответствующим край- ним выводам первого делителя напряжения, а средние выводы второго и третьего делителей напряжения через первый и второй дополнительные диоды подключены к эмиттерам первого и третьего транзисторов,причем анод четвертого тиристора подключен к нагрузке через третий доt0 полнительный диод, а к катодам симисторов — через дополнительный резистор.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема регулятора.

Регулятор содержит схему сравнения напряжения датчика тока, представляющего собой трансформатор 1 тока, первый диодный мост 2 с конденсатором 3 фильтра, источник опорного напряжения, образованный одной из вторичных обмоток 4 трансформатора 5, диодным мостом 6 и опорным диодом 7, источник питания постоян20 ного напряжения, составленный вторичной обмоткой 8 трансформатора 5, диодным мостом 9, конденсатором 10 фильтра и опорным диодом 11, потенциометры 12-15, выполненные, например, в виде однопереходных транзисторов 16-19, пороговые элементы 20 с последовательными 21-2?, 23-24, 25-26 и параллельным 27-28

RC-контурами в цепях эмиттеров,многостабильный триггер, состоящий из тиристоров 29-32, резисторов 33-37

З5 и коммутирующих конденсаторов 38-41, диоды 42-51, резистивные делители напряжения, составленные резисторами 52, 53, 54, 55, 56 и 57, релаксационный генератор, образованный од40 нопереходным транзистором 58, RC-контуром 59-60 и резистором 16, к которому последовательно подсоединены резисторы 62-65, подключенные к базам транзисторов 16-19, исполни45 тельный орган, выполненный, например, в виде двухфазного электродвигателя 66 с фазосдвигающим конденсатором 67 и резисторами 68 и 69, симисторы 70-73, конденсаторы .74-78, подстроечные потенциометры

79-82 и дополнительный резистор 83.

Регулятор работает следующим образом.

При помощи датчика 1 тока, диодного моста 2 конденсатора 3 фильтра контролируемый ток преобразуется в выпрямленное напряжение, которое сравнивается со стабилизированным напряжением постоянного тока, снимаемым с потенциометра 13. Алгебраическая сумма измеряемого и опорного напряжений при помощи резисторов

52 и 53 суммируется с напряжением смещения, снимаемым с потенциометра 14. Напряжение смещения устанав65 ливается такой величины, чтобы по1076871 рог срабатывания транзисторов 16 и

1.8 был выше этого напряжения на зону нечувствительности регулятора. К потенциометру 14 и резистору 52 подключены RC-контур 21-22 и второй резистивный делитель 54-55 напряжения, а к этому потенциаметру и резистору 53 — RC-контур 23-24 и третий резистивный делитель 56-57 напряжения. Конденсаторы 22 и 24

RC-контуров-через диоды 43 и 47 под- 10 ключены к средним точкам делителей напряжений. Напряжение, снимаемое с резисторов 55 и 57 и подаваемое через первый и второй дополнительные диоды 43 и 47 на конденсаторы 22 и 15

24 на 10-153 меньше, чем напряжение питания RC-контуров 21-22 и

23-24. Параллельный RC-контур 27-28 непосредственно подключен к стабилизированному опорному диоду 11 источнику питания. Измеряемый ток, преобразованный при помощи датчика 1 тока, диодного моста 2 и конденсатора 3 в напряжение постоянного тока, подается на потенциометр 15, к которому подключен RC-контур

25-26, установленный в цепи эмиттера транзистора 19.

При включении регулятора в сеть через конденсатор 28, эмиттербазу транзистора 17 и резисторы

63 и 61 проходит зарядный импульс конденсатора 28, под действием которого отпирается отключающий тиристор 30. Конденсатор .28 через разде- 35 лительный диод 44 подключается к открытому тиристору 30 и поддерживается в заряженном состоянии до тех пор, пока тиристор 30 открыт. Через переход катод — управляющий элек- 40 трод симистора 71, резистор 35 и тиристор 30 проходит ток, под действием которого симистор открывается. При этом через обмотки электродвигателя 66, диоды 50 и 51, огра- 45 ничительный резистор 68 и симистор

71 протекает пульсирующий ток, вызывающий подмагничивание обмоток электродвигателя и его торможение.

Если стабилизируемый ток ниже заданной величины, суммарное напряжение на потенциометре 14 и резисторе 52 превышает напряжение отпирания транзистора 16. Под действием этого напряжения череэ резистор 21 заряжается конденсатор 22, и как только напряжение на нем превысит порог срабатывания транзистора 16, конденсатор 22 разряжается через транзистор 16 на резисторы 6? и 61.

Отпирается тиристор 29, который через резистор 34 открывает симистор 70. Электродвигатель 66 начинает вращаться в сторону, вызывающую увеличение контролируемого тока.

Одновременно за счет резистора 33 65 и коммутирующих конденсаторов 38 и 39 закрываются тиристор 30 и симистор 71.

По истечении времени, определяемого постоянной RC-контура 27-28, конденсатор 28 разряжается до на- пряжения отпирания транзистора 17.

Последний отпирается, вызывая открытие тиристора 30 и симистора 71, а с помощью резистора 33 и конденсаторов 38 и 39 запирание тиристора 29 и симистора 70. При этом электродвигатель 66 останавливается и удерживается за счет протекания тока через

его обмотки и диоды 50 и 51 в заторможенном стоянии. Процесс периодического включения электродвигателя 66 повторяется до тех пор, пока регулируемый ток не достигнет заданной величины, т.е. напряжение на потенциометре 14 и резисторе 52 не снизится ниже порога отпирания транзистора 16.

При номинальном значении контролируемого тока включен тиристор 30 и исполнительный электродвигатель неподвижен.

Когда значение регулируемого тока превышает заданное, суммарное напряжение на потенциометре 14 и резисторе 53 превышает порог срабатывания транзистора 18 и он начинает noose редно с транзистором 17 отпираться, вызывая кратковременное открытие тиристора 31 и симистора 72, и электродвигатель 66 вращается в обратную сторону (в сторону уменьшения стабилизируемого тока), Периодическое включение исполнительного электродвигателя прои ходит до тех пор, пока регулируемый ток не снизится до заданной величины. Как и при недогрузке время паузы между включениями электродвигателя зависит от степени перегрузки, логарифми-. чески уменьшаясь при ее увеличении.

Потенциометром 13 устанавливается заданное значение тока регулирования, а потенциометром 14 — зона нечувствительности регулятора.При помощи потенциометра 12 компенсируются разбросы характеристик датчика тока, стабилитрона 7 и потенциометра 13.

В случае превышения или снижения регулируемого тока по отношению к номинальному значению более чем на

10-15% напряжение на резисторе 55 или 57 превышает порог отпирания транзисторов 16 и 18. При этом конденсаторы 22 и 24 заряжаются через резисторы 54 и 56 и отпирающиеся диоды 43 и 47. Так как сопротивление резисторов 54 и 56 в несколько раз меньше сопротивления резисторов 21 и 23, заряд конденсаторов 22 и 24 через них происходит значительно быстрее, чем через резисторы 21 и

1076871

ЗО

ВНИИПИ Закае 746/44 Тираж 842 Подписное.Филиал ППП "Патент", r ужгород, ул.Проектная, 4

23. При =òîì пауза между включениями электродвигателя снижается в несколько раэ, обеспечивая ускорение вращения исполнительного электродвигателя и повышение быстродействия регулятора.

Если регулируемый ток значительно превышает допустимое значение (достигает величины тока перегрузки), через резистор 25 заряжается конденсатор 26 до напряжения отпирания транзистора 19. Последний отпирается, вызывая через разделительные конденсаторы 77 и 78 открытие тиристора 32 и включение симистора 73 или реле, которые управляют исполни- 15 тельным механизмом (не показан), полностью прекращающим подачу перерабатываемого продукта в иэмельчитель, Через диод 48 тиристор 32 вызывает отпирание симистора 72, ко- 2() торый включает на непрерывное вращение в сторону уменьшения подачи продукта в иэмельчитель электродвигатель 66. Прекращение подачи продукта в измельчитель необходимо при пуске его электродвигателя, аварийных снижениях напряжения питания и в других аварийных режимах работы измельчителя. Величина переГрузки, при которой отпираются транзистор 19 и-тиристор 32, устанавливается с помощью четвертого потенциометра 15.

Одновременно с включением через диод 48 симистора 72 запирается тиристор 31 за счет шунтирования его и включенного последовательно диода 49 тиристором 32. При этом исключается шунтирование измерительной схемы через резистор 23, диод 46 и резистор 56 на открытый тиристор 31 или 32. Для исключения шунтирования измерительной схемы прямым сопротивлением запертого тиристора 31 служит дополнительный резистор 83, обеспечивающий запира- 45 ние диода 46. За счет введения третьего дополнительного диода 49 и дополнительного резистора 83 исключается шунтирование измерительной схемы тиристором 31, поэтому 50 .при снижении тока электродвигателя иэмельчителя ниже минимального заданного значения срабатывают транзистор 16 и тиристор 29, вызывая отключение тиристора 32 и .симисторов 72 и 73. Симистор 70 периодически включает электродвигатель 66 в сторону увеличения регулируемого тока. В дальнейшем регулятор работает аналогично. 6О

Для повышения точности работы и чувствительности регулятора служит релаксационный генератор, выполненный на однопереходном транзисторе 58 Импульсы, генерируемые последним, с частотой, значительно превышающей частоту переключений тиристоров триггера, подаются в цепи без транзисторов 16-19. Это позволяет резко уменьшить ток утечки транзисторов в зоне напряжения их переключения и тем самым обеспечивает стабилизацию порогов их срабатывания при увеличении постоянной времени HC-контуров, установленных в цепях эмиттеров этих транзисторов.

Потенциометры 79-82 служат для корректировки порогов срабатывания транзисторов. Конденсаторы 74-76 предназначены для защиты схемы регулятора От помех.

Таким образом, введение в регулятор двух диодов 43 и 47 и второго и третьего делителей напряжения, составленных резисторами 54, 55 и 56, 57, и подсоединение одних крайних выводов делителей напряжения к катодам тиристоров, других к крайним выводам первого делителя 52-53 напряжения, а средних выводов второго и третьего делителей через диоды 43 и 47 — к эмиттерам транзисторов 16 и 18, обеспечивают существенное повышение быстродействия регулятора за счет значительного снижения длительности паузы между включениями исполнительного электродвигателя 66 при увеличении отклонения регулируемого тока от нормы как в сторону недогрузки, так и перегрузки. Это существенно ускоряет отработку регулятором возмущения.

Введение диода 49 и резистора 83 и подключение анода тиристора 31 к нагрузкп 36 через диод 49 и к катодам cHMHcTopQB через резистор 83 позволяют повышать точность работы регулятора за счет увеличения стабильности отключения исполнительного органа перегрузки (симистора

73) при снижении регулируемого тока от номинального значения, что возможно при исключении шунтирования измерительной схемы тиристором 31.

Предлагаемый регулятор характеризуется простотой и бесконтактностью схемы, высокими чувствительностью и надежностью работы, обеспечивает достаточное быстродействие и качество регулировании при автоматизации инерционных объектов и измельчителей, характеризующихся транспортным запаздыванием.