Зависимый от нагрузки управляемый регулятор для управляемых по фазовой отсечке двигателей (его варианты)

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в бытовых маломощных приборах Целью изобретения является создание управляемого , зависящего от нагрузки регулятора для управляемых по фазовой отсечке двигателей. Регулятор содержит транзистор 43, на базу которого подается управляющее напряжение Ug. Усиленный транзистором 4 положительный импульс снимается с зажима 48 или через делитель с зажима 49 и подается для управления работой двигателя по фазовой отсечке. 2 с.п. ф-лы. 7 ил. -Фи

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 Р 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ср(„„„

jg

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а,,„„, /

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:В (89) DD/225603 (21) 7773086/24-07 (22) 22.08.83 (3!) WPH 02 Р/243980 (32) 14.10 ° 82 (33) DD (46) 23.04.88. Бюл. К 15 (71) ФЕБ Комбинат Текстима (РП) (72) Шульц Дитер и Липпманн Гюнтер (вв) (53) 621.16.718.5(088.8) (54) ЗАВИСИМЫЙ ОТ НАГРУЗКИ УПРАВЛЯЕМЫЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ УПРАВЛЯЕМЫХ ПО ФАЗОВОЙ ОТСЕЧКЕ ДВИГАТЕЛЕЙ (ЕГО ВАРИAHTbI) „,Я0„„1390760 А 1

r (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в бытовых маломощных приборах. Целью изобретения является создание управляемого, зависящего от нагрузки регулятора для управляемых по фазовой отсечке двигателей. Регулятор содержит транзистор 43, на базу которого подается управляющее напряжение U .

Усиленный транзистором 4 положительный импульс снимается с зажима 48 или через делитель с зажима 49 и подается для управления работой двигателя по фазовой отсечке. 2 с.п. ф-лы.

7 ил.

1390760

Изобретение оТносится к электротехнике и может найти применение в бытовых маломощных приборах, в бытовых швейных машинах, а также в изделиях промышленной электроники.

Известен зависимый от нагрузки, управляемый регулятор для управляемых по фазовой отсечке двигателей, содержащий силовой полупроводниковый ключ, включенный в якорную обмотку электродвигателя, датчик фактического числа оборотов электродвигателя (см. патент ФРГ ¹ 2608613, кл. Н 02 P

5/40„ 1978).

Недостатком известного устройства является применение в нем импульсного трансформатора, связь регулятора с сетевым напряжением, а также то, что измерение ЭДС производится в каж- 20 дом втором полупериоде сетевого напряжения.

Цель изобретения — создание управляемого, зависящего от нагрузки регулятора для управляемых по фазовой от- 25 сечке двигателей пригодного для работы в сочетании с различными формами выполнения схемы силового управления двигателями и расширяемого устройством управления позицией иглы. 30

В основе изобретения лежит техническая задача создания управляемого, зависящего от нагрузки регулятора для управляемых по фазовой отсечке двигателей, который в отличие от из35 вестных решений просч роен так, что может быть подключен к различным силовым схемам, а в качестве регулируемой величины может быть использована

ЭДС двигателя или выходное напряжение тахогенератора, причем основные элементы регулятора могут быть объединены в этой интегральной схеме, например гибридной.

На фиг.1 и 2 показаны схемы регу45 лятора соответственно по первому и второму варианту; на фиг.3 — временные диаграммы напряжений; на фиг.4 схема регулятора с силовым блоком, управляемым через триак; на фиг.5— схема регулятора с силовым блоком, управляемым через тиристоры;, на фиг.6 — схема регулятора с силовым блоком, управляемым через симистор; на фиг.7 — схема регулятора, гальванически развязанного с силовым блоком.

Регулятор (фиг.1) содержит зажим

52, соединенный с первым полюсом, и зажим 47, соединенный с вторым полюсом сетевого переменного напряжения.

Зажим 47 представляет собой общую соединительную точку для анода диода

2, катода диода 3 и первого вывода первого звена с фиксированной постоянной времени, составленного из резистора 7 и конденсатора 10. Между катодом диода 2 и анодом диода

3 имеется последовательная схема из конденсаторов 5 и 6, параллельно которой включена последовательная цепь из диодов Зенера 8 и 9, так что на катоде диода Зенера 8 получается положительное рабочее напряжение, а на аноде диода Зенера 9 — отрицательное рабочее напряжение. Средняя точка этих рабочих напряжений образуется за счет соединения между двумя конденсаторами 5 и 6 и между двумя диодами Зенера 8 и 9 и выведена на зажим 52.

Второй вывод первого звена с фиксированной постоянной времени, составленного из резистора 7 и конденсатора 10, через анодно-катодный участок диода 11 присоединен к инверти рующему входу и через катодно-анодный участок диода 12 к неинвертирующему входу компаратора 22. Инвертирующий вход через резистор 14 соеди— нен со средней точкой конденсаторов

5 и 6, а через резистор 13 — с анодом диода Зенера 9. Неинвертирующий вход компаратора 22 через резистор

17 соединен со средней точкой конденсаторов 5 и 6, а через резистор

16 — с катодом диода Зенера 8. Вывод

15 через ножной регулятор (не показан) соединен с выводом 18 регулятора. Вывод 18 соединен через последовательную схему из резисторов 19 и

20 с анодом диода Зенера 9 и через резистор 21 с конденсатором 23, который через резистор 24 соединен с инвертирующим входом компаратора 28 и с выходом компаратора 22.

Неинвертирующий вход компаратора

28 через резистор 25 соединен со средней точкой второго звена с фиксированной постоянной времени, составленного из резистора 26 и конденсатора 27, которая через катодно-анодный участок диода 29 соединена через резистор 32 с катодом диода Зенера 8 и через резистор 33 с выходом дифференциального усилителя, состоящего из операционного усилителя 36 и ре1390760 зисторов 35, 38, 40 и 41. Входы операционного усилителя 36 соединены через резисторы 40 и 41 с зажимами 50 и 51, которые через резисторы 42 и

46 присоединены к зажиму 52. Резистор 38 соединяет неинвертирующий вход операционного усилителя 36 с зажимом 52, а резистор 35 — инвертирующий вход операционного усилителя

36 — с выходом последнего. Выход компаратора 28 соединен через резистор

30 с катодом диода Зенера 8, через диод 3! — с анодом диода 29 и через третье звено с фиксированной постоян-!5 ной времени, составленное из конденсатора 34 и резистора 37, с базой транзистора 43, к которой через резистор 39 подключен катодом диода Зенера 8, через эмиттер-коллекторный участок транзистора 43 соединен с выводом 48, который соединен через резистор 44 с зажимом 49, через резистор 45 — с зажимом 52.

На фиг.2 показана схема регулято- 25 ра согласно второму варианту. Отличительным признаком ее является то, что на первое звено с фиксированной постоянной времени, составленное из резистора 7 и конденсатора 10 напряжение подается с дополнительного компаратора 4, инвертирующий вход которого соединен со средней точкой конденсаторов -5 и 6, а неинвертирующий— через резистор 1 с зажимом 47.

На фиг.4 показана схема регулирования в случае использования регулятора с управляемым от триака силовым контуром, включающий мост на диодах 40

57, 58, 64 и 55, в цепи постоянного тока которого включен двигатель таким образом, что вывод 63 соединен с минусовым полюсом, вывод 60 — с положительным полюсом, а вывод 62 двига- 45 теля — через анодно-катодный участок диода 61 с дополнительным полюсом собранного на диодах моста. Управляемый мощный полупроводниковый прибор, представляющий собой триак 59, 50 находится в цепи переменного тока диодного моста. Зажим 47 регулятора через резистор 53 соединен с одним полюсом, а зажим 52 — с вторым полюсом сетевого переменного напряжения.

ЭДС через резисторы 54 и 55 подается

55 на зажимы 50 и 51 регулятора. Управляемый электрод триака 59 подключен к зажиму 49 регулятора °

Устройство для обеспечения заданного значения скорости подключено к зажимам 15 и !8 регулятора. С помощью резисторов 54 и 55 фактическое значение согласовывается с регулятором.

На фиг.5 показана схема регулирования с использованием моста, в два плеча которого включены тиристоры

69 и 70. Так как катоды тиристоров

69 и 70 не имеют общей точки, то перед управляющим элементом тиристора

69 необходимо включить трансформатор

68 зажигания, первичная обмотка которого соединена с зажимами 48 и 52.

Управляемый электрод тиристора 70 присоединяется к зажиму 49.

На фиг.6 показана схема регулирования с использованием регулятора и силовой части, управляемой от триака

59, без собранного на диодах моста.

Двигатель последовательно включен с управляемым мощным триаком 59. В этом случае во время перерыва в протекании тока двигателя ЭДС подается на зажимы 50 и 51 регулятора через последовательно соединенные резисторы и диоды 54, 75, 55 и 76.

На фиг.7 показан регулятор в условиях гальванического разделения от силовой цепи. Фактическое значение скорости вырабатывается тахогенератором 72, соединенным с двигателем.

Сетевое переменное напряжение подается на регулятор через разделительный трансформатор 73. Вентили двух управляемых мощных тиристоров 69 и

70 раздельно соединены зажимами 48 и 52 с регулятором через разделительный трансформатор 74. Для этого варианта схемы особенно пригоден регулятор согласно фиг.2.

Электропривод работает следующим образом.

Переменное напряжение сети подается на зажимы 52 и 47. Ток положительной полуволны питающего напряжения протекает через диод 2 и диод Зенера

8 и заряжает конденсатор 5. Ток отрицательной полуволны питающего напряжения, протекая через диод 3 и диод

Зенера 9, создает на конденсаторе 6 отрицательное напряжение. Таким образом, в точке соединения анода диода

2 и катода диода 3 образуется прямоугольное напряжение Uz, являющееся рабочим напряжением регулятора. Рабочее напряжение в моменты перехода

1390760 напряжения сети через нуль меняет знак и равно среднему значению рабочего напряжения. Причем оно положительно в период положительной полу5 волны и отрицательно в период отрицательной полуволны напряжения сети.

Передний фронт прямоугольного напряжения через первое звено„ составленное из резистора 7 и конденсатора 10 и имеющее фиксированную постоянную времени и диод 11 подается на инвертирующий вход компаратора 22, на который с помощью делителя, составленного из резисторов 13 и 14, задается отрицательное смещение {нпряжение

v)

Задний фронт прямоугольного напряжения через первое звено и диод 12 поступает на неинвертирующий вход компаратора 22, положительное смещение которого обеспечивается делителем, составленным из резисторов 16 и 17 (напряжение U ). На выходе компаратора 22 образуется напряжение 25

U5, низкий потенциал которого определяется отрицательным рабочим напряжением,, а высокий — эависит от величины подключаемого к эажчмам 15 и 18 переменного сопротивления ножного ре- 30 гулятора, резисторов 19 и 20 и времени заряда цепи, включаюшей резисторы

21 и 24 и конденсатор 23, Напряжение

U 5 подается на инвертирующий вход компаратора 28. Величину высокого потенциала напряжения U5 можно изменять в зависимости от величины сопротивления ножного регулятора. Величина высокого потенциала U представляет собой напряжение задания, определяющее скорость вращения двигателя.

На выводы 50 и 51 к дифференциальному усилителю подключается ЭДС двигателя. Так как. выход дифференциального усилителя через резистор 33 соединен с помощью резистора 32 с положи— тельным рабочим напряжением, а с помощью диода 29, второго звена с фиксированной постоянной времени, составленного из резистора 26 и конденсатора 27 и резистора 25, с неинвертирующим входом компаратора 28, то на неинвертирующем входе компаратора

28 создается напряжение U„ пропорциональное фактической скорости двигателя. 1(омпаратор 28 производит сравнение напряжения задания U g u напряжения, пропорционального скорости двигателя U . При превышении нап-= ряжения U< величины напряжения U, выходное напряжение U компараВ тора 28 меняется с высокого значения на низкое. Это приводит к тому, что с помощью диода 3! закрывается диод 29 и одновременно через третье звено с фиксированной постоянной времени, составленное иэ резистора 37 и конденсатора 34, на базу транзистора 43, служащего импульсным усилителем, подается управляющее напряжение U

Усиленный транзистором 43 положительный импульс снимается с зажима

48 или через делитель с зажима 49 (напряжение U „ ). Импульсное напряжение U, подается в цепи управления мощными полупроводниковыми приборами для управления работой двигателя по фазовой отсечке. Если при неизменном напряжении БВ двигатель затормаживается, то за счет уменьшения

ЭДС уменьшается напряжение U на неинвертирующем входе компаратора 28 и переход с высокого потенциала к низкому напряжению UB на выходе компаратора 28 происходит раньше, увеличивая тем самым угол отсечки тока двигателя. Подбором резисторов 21 и

24 и конденсатора 23 можно существенно изменять динамические характеристики схемы регулирования. формула изобретения

1. Зависимый от нагрузки управляемьгй регулятор для управляемых по фазовой отсечке двигателей, содержащий силовой полупроводниковый ключ, включенный в якорную обмотку электродвигателя, датчик фактического числа оборотов электродвигателя, отличающийся тем, что инвертирующий вход первого компаратора 22 соединен с катодом первого диода 11 и через первый делитель напряжения 13,14 соединен с обкладками первого конденсатора 6, шунтированного первым стабилитроном 8, а неинвертирующий вход первого компаратора

22 соединен с ано) ом второго диода

12 и через второй делитель напряжения 16,17 с обкладками второго конденсатора 5, шунтированного вторым стабилитроном 8, анод первого диода

11 и катод второго диода 12 обьединены и соединены с первым выводом первого звена, составленного из пос1390760 ледовательно соединенных третьего конденсатора 10 и первого резистора

7, другой ввод указанного звена непосредственно подключен к аноду чет5 вертого диода 3, выход первого компаратора 22 соединен через второй резистор 24 со средней точкой второго звена, составленного из последовательно соединенных третьего резистора 21 и четвертого конденсатора 23, и с инвертирующим входом второго компаратора 28, неинвертирующий вход второго компаратора 28 подключен через четвертый резистор 25 к средней точке третьего звена, составленного из пятого резистора 26 и пятого конденсатора 27, и к катоду пятого диода 29, анод которого через шестой диод 31, включенный в прямом направле- 2-О нии, соединен с выходом второго компаратора 28, через шестой резистор

32 — с обкладкой второго конденсатора .5 и катодом третьего диода 2 и через седьмой резистор 33 с дифферен- 25 циальным усилителем, включающим операционный усилитель 36 и резисторы

35,38,40,41,42,46, включенные в цепи обратной связи, и входные цепи операционного усилителя 36 предназначены для подключения к датчику фактического числа оборотов электродвигателя.

2. Зависимый от нагрузки управляемый регулятор для управляемых по фазовой отсечке двигателей, содержа35 щий силовой полупроводниковый ключ, включенный в якорную обмотку электродвигателя, датчик фактического числа оборотов электродвигателя, о т л и— ч а ю шийся тем, что инвертирующий вход первого компаратора 22 соединен с катодом первого диода ll u через первый делитель напряжения 13, 14 соединен с обкладками первого кои-45 денсатора 6, шунтированного первым стабилитроном 9, а иеиивертирующий вход первого компаратора 22 соединен с анодом второго диода 12 и через второй делитель напряжения 16,17 — с обкладками второго конденсатора 5, шунтированного вторым стабилитроном

8, выход первого компаратора 22 соединен через второй резистор 24 со средней точкой второго звена, составленного из последовательно соединенных третьего резистора 21 и четвертого конденсатора 23, и с инвертирующим входом второго компаратора 28, неинвертирующий вход второго компаратора 28 подключен через четвертый резистор 25 к средней точке третьего звена, составленного из путого резис-. тора 26 и пятого конденсатора 2?,и к катоду пятого диода 29, анод которого через шестой диод 31, включенный в прямом направлении, соединен с выходом второго компаратора 28, через шестой резистор 32 с обкладкой второго конденсатора 5 и катодом третьего диода 2 и через седьмой резистор 33 с дифференциальным усилителем, включающим операционный усилитель 36 и резисторы 35,38,40,4!,42,46, включенные в цепи обратной связи и входные цепи операционного усилителя 36, входные цепи операционного усилителя 36 предназначены для подключения к датчику фактического числа оборотов электродвигателя, анод первого диода 11 и катод второго диода 12 объединены и соединены с первым выводом первого звена, составленного из последовательно соединенных третьего концентратора 10 и первого резистора 7, другой вывод указанного звена соединен с выходом третьего компаратора 4, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения первого и второго конденсаторов

6,5, а неинвертирующий вход — через резистор 1 с анодом третьего диода

2 и с катодом четвертого диода 3.

l390760!

1Х 78

gg Jfw

Фиг. Ф

15 18 гпту фиг.5

15 18

220"

Фиг.6!

390760

Фиа 7

Техред А . Кравчук

Корректор В.Бутяга

Редактор В.Данко.Заказ 178! /54

Тираж 583

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул, Проектная, 4