Широтно-импульсный регулятор частоты вращения электродвигателя постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприв-одах с квадратичной зависимостью момента нагрузки от частоты вращения. Цель изобретения - улучшение массогабаритных характеристик. Устройство содержит систему управления 1, силовую часть 2, состоящую из тиристора 3, якоря (Я) 4 электродвигателя , замыкающего контакта 5 конСЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (я) 4 Н 02 Р 5/16

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3758590/24-07 (22) 22.06.84 (46) 15.08.86.Бюл. ¹ 30 (72) Е.Б.Айзенштадт, В.В.Рудаков и В.И.Вершинин (53) 621.316.716.5(088.8) (56) Кулебакин В.С. и др. Полупроводники в автоматике, Изд-во, АН,1963, с.107, рис.73, Глазенко Т.А.Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л.:Энергия, 1973, с.67, рис.2-15. еВ„„1251275 A 1 (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах с квадратичной зависимостью момента нагрузки от частоты вращения. Цель изобретения — улучшение массогабаритных характеристик.

Устройство содержит систему управле— ния 1, силовую часть 2, состоящую из тиристора 3, якоря (Я) 4 электродвигателя, замыкающего контакта 5 кон1251275

30 жимах э тактора, а также звено коммутации на тиристорах 12-17. В устройство введены резистор 6, тиристоры 7, 8 и 9, а контактор снабжен размыкающим контактом 10, при этом обмотка возбужцения (ОВ) 11 электродвигателя подключена к силовой части 2. Устройство работает в двух режимах. В первом режиме напряжение на OB 11 постоянно а напряжение на Я 4 изменяется. Частота вращения изменяется от 0 до

Изобретение относится к электро— технике и может найти применение в электроприводах с квадратичной зависимостью момента нагрузки от частоты вращения (приводах гребных винтов „ компрессоров, вентиляторов и т.д.) .

Целью изобретения является улучшение массогабаритных характеристик.

На фиг.I представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 диаграммы напряжений и токов элементов схемы, поясняющие его работу.

Устройство соцержит систему управления 1 и силовую часть 2, состоящую из первого силового тиристора 3, вклюЧенного последовательно с цепью якоря 4 электродвигателя и шунтированного замыкающим контактом 5 контактора, а также звено коммутации.

В устройство введены резистор 6, второй силовой тиристор 7 и два дополнительных тиристора 8 и 9, а контактор снабжен дополнительным размыкающим контактом 10, при этом шунтовая обмотка возбуждения 11 электродвигателя подключена к вхоцу силовой части 2 через параллельно соединеные резистор 6, второй силовой тиристор

7 и дополнительный размыкающий контакт 10 контактора. Звено коммутации выполнено в виде трех параллельно соединенных цепей, состоящих каждая из двух последовательно включенных вспомогательных тиристоров 12„

13 14, 15, и 16, 17), между общими точками которых включены два конденсатора 18, 19. Точка соединения анодов вспомогательных тиристоров I 2,,14 и 16 соединена с анодами си5

10 !

0,75 и „, . Во втором режиме напряжение на Я 4 постоянно, а на ОВ 11 изменяется. При этом частота вращения регулируется от 0,75 n„.„, до n „ где п„,„— номинальная частота вращения. В регуляторе суммарная величина конденсаторов t8 и 19, выбирается из условия коммутации тока в цепи

Я 4 при частоте вращения 0,75 n„„, поэтому величина конденсаторов меньше. 3 ил. ловых тиристоров 3 и 7, а точка соединения катодов вспомогательных тиристоров 13, 15 и 17 соединена с катодом каждого силового тиристора 3, 7 чер з дополнительные тиристоры

8 и 9. В составе силовой части 2 по-. казан также разрядный диод 20.

Система управления 1 содержит генераторы импульсов 21, 22, работа— ющие в автоколебательном режиме, генераторы импульсов 23, 24, работаюшие в ждущем режиме, триггер 25, 26, переключатели 27, 28 и катушку 29 контактора. Если подвижные контакты переключателей 27 и 28 находятся в положении а, то напряжение питания поступает на генераторы 21 и 23, триггер 25 и катушку 29 контактора, если в положении б — на генераторы

22, 24 и триггер 26. Выходы генераторов 23 и 24 соединены с цепями управления силовых тиристоров 7 и 3, а выходы триггеров 25 и 26 — с цепями управления вспомогательных тирис-. торов 12-17 и дополнительных тиристоров 8, 9. Контактами 30 и 31 контактора генераторы подключаются к клеммам переключателя 27.

Устройство работает в двух реВ первом режиме напряжение на обмотке возбуждения 11 остается постоянным, а напряжение на якоре 4 изменяется. При этом частота вращения изменяется в диапазоне от 0 до

0,75 и„„ .

Во втором режиме напряжение на якоре 4 постоянно, а на обмотке возбуждения 11 изменяется. При этом час125!

IO тота вращения регулируется в предеи иом до n„o„ rye пном номинальная частота вращения.

При работе в первом режиме щетка переключателя 27 устанавливается в положение б. Тогда напряжение питания через переключатель 27 и размыкающий контакт 31 контактора поступает на генераторы импульсов 22, 24 и триггер 26.

На фиг. 2 представлены диаграммы, поясняющие работу регулятора в этом режиме, на которой обозначено:

ПР т !1 1пР и П1пР9 1 ПУпРз пуль сы упр авл ения на тири с торах 1 2-.

17, 9„3;

П!я, U< — напряжение на конденсаторах 18, 19;

U4 — напряжение на якоре 4 электродвигателя;

I — ток в обмотке возбуждения

1! электродвигателя.

В момент времени t генератор 22 сформирует импульс напряжения, нос- 25 тупающий íà входы генератора 24 и триггера 26. Триггер 26, срабатывая, установится в положение, в котором импульсы напряжения поступают с одного его плеча на вспомогательные и ЭО дополнительный тиристоры 12, 16, 15 и 9. Включаясь, тиристоры соединяют конденсаторы 18 и 19 параллельно, которые при этом заряжаются через цепь якоря 4. Затем в момент времени (временной интервал tz — t может плавно регулироваться) генератор 24 сформирует импульс напряжения, поступающий на управляющий электрод силового тиристора 3. Тиристор 3, вклю-4О чаясь, обеспечивает подачу напряжения на якорь 4 электродвигателя. Далее в момент времени генератор 22 снова сформирует импульс напряжения, поступающий на входы генератора 24 и 45 триггера 26. Триггер 26, срабатывая, устанавливается в положение, в котором импульсы напряжения поступают с второго его плеча на всломогательные и дополнительный тиристоры 14, 13 и 17. Включаясь, тиристоры соединяют конденсаторы 18, 19 параллельно и конденсаторы перезаряжаются через цепь якоря 4, формируя на тиристоре

3 обратное налряжение, выключающее его. Далее описанные электрические процессы будут периодически повторяться.

275 4

В результате этого напряжение на якорных зажимах будет представлять периодическую последовательность импульсов. Плавное регулирование среднего значения напряжения на якоре электродвигателя осуществляется изменением величины регулирующего резистора (на фиг.1 не показан) генератора 24. Поскольку напряжение возбуждения в этом режиме остается постоянным, то изменение среднего значения напряжения на якорных зажимах будет сопровождаться изменением частоты- вращения электродвигателя, причем верхняя граница диапазона регулирования равна 0,75 n„ Это объясняется тем, что регулирование осуществляется при эашунтированном резисторе 6 и магнитном. потоке электродвигателя, превышающим номинальное значение.

Для перехода so второй режим щетка переключателя 27 ставится в положение а. В этом случае напряжение питания поступает на генератор импульсов 23, триггер 25 и катушку 29 контактора. Контактор, срабатывая, зашунтирует силовой тиристор 3, расшунтирует резистор 6 и подключит генератор 21 к источнику питанря. Диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу регулятора в этом режиме, показаны на фиг.3, где приняты те же обозначения, что на фиг.2.

В момент времени с, генератор 21 сформирует импульс напряжения, поступающий на входы генератора 23 и триггера 25. Триггер 25, срабатывая, устанавливается в положение, в котором импульсы напряжения с его выхода поступают на управляющие электроды вспомогательных и дополнительного тиристоров 12, 17 и 8. Вепомогатепьные тиристоры включаются, соединяя конденсаторы 18, 19 последовательно.

Конденсаторы 18, 19 при этом заряжаются через цепь обмотки возбуждения

11. Затем в момент времени tz (временной интервал — t< может плавно изменяться с помощью регулирующего резистора генератора 23, который на фиг.l не показан) генератор 23 сформирует импульс напряжения, поступающий на управляющий электрод силового тиристора 7. Тиристор 7„ включаясь, шунтирует резистор 6. Далее в момент времени tg генератор

1251275

21 снова сформирует импульс напряжения, поступающий на входы генератора 23 и триггера 25. Триггер 25 при этом устанавливается в положение, 5

s котором импульсы напряжения с его выхода поступают на управляющие электроды вспомогательных и дополнительного !6, 13 и 8 тиристоров. Вспомогательные тиристоры, включаясь, сое- 10 диняют конденсаторы 18, 19 последовательно, перезаряжая их через цепь обмотки возбуждения 1 1, При этом на силовом тиристоре 7 формируется отрицательное напряжение, выключающее 15 его. Далее описанные электрические процессы будут периодически повторяться.

Изменяя с помощью регулирующего резистора генератора 23 соотношение 20 временных интервалов, можно плавно изменять величину тока возбуждения электродвигателя. При этом, поскольку напряжение на якорных зажимах электродвигателя остается постоянным и равным номинальному значению, частоты его вращения будет плавно регулироваться в диапазоне от 0,75 и„,„

11 gpss

В данном регуляторе суммарная ве- 30 личина конденсаторов 18 и 19, соединенных параллельно, выбирается из усповия коммутации тока, протекающего в цепи якоря, при частоте его вращения 0,75 пном

Регулятор используется в электроприводах с квадратичной зависимостью статического момента нагрузки

От Частоты вращения (приводах гребных винтов, судовых насосов, компрес- 40 соров, вентиляторов и т.д.), поэтому при частоте вращения равной 0,75 п в связи с тем, что эта частота вращения достигается при повышенном магнитном потоке, в цепи якоря протекает ток, равный 0,47 I „, т.е. величина емкости коммутирующего конденсатора примерно на 507 меньше величины емкости конденсатора известного устройства.

Формула из обре тения

Широтно-импульсный регулятор частоты вращения электродвигателя постоянного тока параллельного возбух цения, содержащий систему управления и силовую часть, состоящую из первого силового тиристора, включенного последовательно с цепью якоря электродвигателя и шунтированного замыкающим контактом контактора, а также звено коммутации, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных характеристик, в него введены резистор, второй силовой тиристор и два дополнительных тиристора, а контактор снабжен дополнительным размыкающим контактом, при этом шунтовая обмотка возбуждения электродвигателя подключена к входу силовой части широтно-импульсного регулятора через параллельно соединенные резистор, второй силовой тиристор и дополнительный размыкающий контакт контактора, а звено коммутации выполнено в виде трех парал— лельно соединенных цепей, состоящих каждая из двух последовательно включенных вспомогательных тиристоров, между обшими точками которых включены два конденсатора, причем точка соединения анодов вспомогательных тиристоров соединена с анодами силовых тиристоров, а точка соединения катодов вспомогательных тиристоров соединена с катодом каждого силового тнристора через дополнительные тиристоры.

Фиг 2

Фые. Л

Составитель В.Поспелов

Редактор И.Бандура Техред Г.Гербер, Корректор И.Пожо

Заказ 4424/56 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4