Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах постоянного тока. Цель изобретения - повышение КПД. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 1 СОДЕРЖИТ МОСТОВОЙ ШИРОТНОИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР, ВКЛЮЧАЮЩИЙ НАКОПИТЕЛЬНЫЕ КОНДЕСАТОРЫ 2 И 24, ТИРИСТОРЫ 3 - 6, 16 - 23, РЕВЕРСИВНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 13, К ВЫВОДАМ КОТОРОГО ПОДКЛЮЧЕНА ОБМОТКА ВОЗБУЖДЕНИЯ 14. ПРИМЕНЕНИЕ В УСТРОЙСТВЕ ДРОССЕЛЕЙ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННЫМИ ОБМОТКАМИ 25 И 27, 26 И 28 ПОЗВОЛЯЕТ СНИЗИТЬ ПУЛЬСАЦИИ И ТЕМ САМЫМ ПОВЫСИТЬ КПД. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 02 Р 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автоесномм свидетельств

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П НТ Сса

1 ! (21) 4346460/24-07 (22) 21.12.37 (4б). 23.02.90. Вюл. Р 7 (71) Рижский политехнический институт им. А.Я,Пельше и Иосковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. Ф.Э.Дзержинского (72) И.С Станкевич, И.Я,Ранькис, В.П.Фектистов и И.10.Чуверин (53) б21.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1272448, кл. Н 02 Р 5/06, 1985, Авторское свидетельство СССР

11 1319217, кл. И 02 Р 5/06, 1987. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОИА (57) Изобретение относится к электро„„SU„„3 54533 5 А1

2 технике и может быть использовано в регулируемых электроприводах постоянного тока. Цель изооретения— повышение 1(ПД, Устройство для импульсного регулирования скорости электродвигателя 1 содержит мостовой широтно-импульсный регулятор, включающий накопительные конденсаторы 2 и 24, тиристоры 3-6, 16-23, реверсивный тиристорный преобразователь 13; к выводам которого подключена обмотка возбуждения 14. Применение в устройстве дросселей с индуктивно связанными обмотками 25 и 27, 26 и 28 позволяет снизить пульсации и тем самым повысить ЕПД. 1 ил.

1545315

П:<обрете1п1е относится к электрог, х» h:å и может быть испольэовало н электр эпринодах постоянного тока.

IT... üè :ohpeòåHèë является повышение ЬПД.

Па «elmore = п1эпнедена с хема элект11 1 1 I»1",! . J.:1",&. T1) оприе1 :>д по стоянного тока co ч;- ; " электр(эдип»:1тель 1 широтно-.- Tp пh >",:. »ñíhté регулятор, нключаю|ций первый .копительный конденсатор 2, тпри<ч оры 3-6, юунтированные обратными дH(,Iëìè 7- 1О, коммутирующие конденсатор 11 и дроссель 12, первые выводы 15 которых соединены, ренерсинный тиристорпий преобразователь 13, к выходу когорого подключена обмотка 14 возбуждения электроцнигателя, трансформатор 15, первичная обмотка которого 20 соед .пена с выводами коммутирующего дросселя 12, а вторичная подключена к входу ренерсивного тиристорного преобразователя 13, причем катод первого тириотора 3 соединен с анодом 25 второго тиристора 4, с минусовым выводом источника питания и с первым выводом якорной обмотки электродвигателя 1, анод третьего тиристора 5 соединен с первым выводом первого íà- gp копителя конденсатора 2, второй вывод которого подключен к катоду четвертого тиристора 6.

Электропривод также содержит восемь дополнител х тиристоров 16-23, 35 второй накопительный конденсатор 24

I и дна двухобмоточных дросселя, первые выноды накопительных обмоток 25 и 26 которых подключены к плюсовому выводу источника питания, а первые выводы 0 разделительных обмоток 27 и 28 соединены с вторым выводом якорной обмотки электродвигателя 1, 1<атоды пятого

16 и седьмого 18 тиристорон, аноды шестого 17 и восьмого 19 тиристоров соединены с отрицательным выводом источника питания, анод пятого тиристора 16 соединен с катодом шестого тиристора 17, катодом девятого тиристора 20, анодом десятого тиристора 21 и вторым выводом коммутирующего конденсатора 11, анод седьмого тиристора 18 соединен с катодом восьмого тиристора 19, катодом, одиннадцатого тиристора 22, анодом двенадцатого тирис55 тора 23 и вторым выводом коммутирунг щего дросселя 12.

Анод девятого тиристора 20 соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора 2 и вторым выводом накопительной обэмотки 25 первого двухобмоточпого дросселя, катод десятого тиристора 21 соединен с катодом второго тиристора, вторым выводом второго накопительного конденсатора 24 и вторым выводом разделитель— ной обмотки 28 второго двухобмоточного дросселя, аноды первого 3 и одиннадцатого 22 тиристорон соединены с первым выводом второго накопительного конденсатора 24 и вторым выводом накопитепьной обмотки 26 второго днухобмоточного дросселя, катод двенадцатого тиристора 23 соединен с вторым выводом первого накопительного конденсатора и вторым выводом раздели-. тельной обмотки 27 первого двухобмоточного дросселя °

Электропринод работает следующим образом, 3 режиме тяги в импульсном цикле работы можно выделить дна основных интервала времени, продолжительность которых можно регулиронать.

Первый интервал времени первого канала устройства начинается открыванием тиристора 5, после чего происходит коммутация тока разделительной обмотки 28 дросселя с диода 8 на цепь разряда накопительного конденсатора

24, состоящую из конденсатора 24, тиристора 5, якорной обмотки электродвигателя .1, разделительной обмотки

28 второго дросселя, конденсатора 24.

Одновременно н этом интервале времени по цепи: плюсоный вывод источника питания, накопительная обмотка 26 второго дросселя, тиристор 5, минусо-. вой вывод источника питания протекает возрастающий ток и во втором дросселе накапливается энергия ° ЭДС взаимной индукции н накопительной обмотке 26 второго дросселя от возрастающего тока разделительной обмотки

28 второго дросселя направлена встречно возрастающему току накопительной обмотки 26 второго дросселя, а ЭДС взаимной индукции н разделительной обмотке 28 второго дросселя от возрастающего тока накопительной обмотки 26 второго дросселя направлена встречно возрастающему току разделительной обмотки 28 второго дросселя., Следонательно, в интервале времени

ЭДС взаимной индукции в накопительной 26 и разделительной 28 обмотках

15453! 5 второго дросселя препятствуют арастанию токов, снижая их пульсации.

1Io истечении регулируемого временного сдвига с момента открывания ти5 ристора 5 подается импульс управления ня тиристоры.16 и ?2. После открыва— ния тиристоров 16 и 22 заряженный левой обкладкой положительно коммута— ционный конденсатор 11 перезаряжается 1О правой обкладкой положительно по цепи: конденсатор ll тиристор 16, диод 7, тиристор 22, дроссель 12, конденсатор 11. За время перезаряда конденсатора 11 к тиристору 5 прикладывается обратное напряжение, и он закрывается.

После закрывания тиристора 5 наступает второй интервал времени, в котором накопленная за предыдущий ин- Л1 тервал времени энергия дросселя поступает в конденсатор 24 по цепи: плюсовый вывод источника питания, накопительная обмотка 26 второго дросселя, конденсатор 24, диод S, минусо- 25 вый вывод источника питания, Спадающий ток разделительной обмотки 28 второго дросселя за время заряда конденсатора 24 замыкается по цепи: разделительная обмотка 28 второго дрос- 3р селя, диод S, якорная обмотка 1 злектродвигателя. В этом интервале времени ЭДС взаимной индукции в накопительной обмотке 26 второго дросселя, спадающего от тока разделительной обмотки 28 второго дросселя, направлена согласно спадающему току накопительной обмотки 26 второго дросселя, а ЭДС взаимной индукции в разделительной обмотке 28 второго дросселя 4О от спадающего тока в накопительной обмотке 26 второго дросселя направлена согласно спадающему току разделительной обмотки 28 второго дросселя, Поэтому в этом интервале времени ЭЛС 45 взаимной индукции накопительной 26 и разделительной 28 обмоток дросселя поддерживает ток этих обмоток, снижая их пульсации.

Хоки и. напряжения второго канала 5О устройства сдвинуты по времени на половину периода Т„/2 работы устройства. Второй канал работает аналогично первому.

Регулирование среднего значения 55

Ф напряжения, приложенного к якорю электродвигателя 1, производится изменением сдвинутых по времени на величину Т /2 длительностей проводящего состояния тиристоров 3 и 5 в им, пульсном цикле постоянной длительно сти, т,е ° широтно-импульсным способом регулирования, При достаточно большом временном сдвиге между моментом открывания тиристоров 3 и 5 и моментом их запирания величина среднего значения напряжения, прикладываемая к якорю электродвигателя 1, превышает величину напряжения источника питания.

3а время перезаряда коммутационного конденсатора 11 на выводах коммутационного дросселя 12 возникает периодическое знакопеременное напряжение, которое подводится к понижающему трансформатору 15, Это напряжение через реверсивный тиристорный преобразователь 13 прикладывается к обмотке возбуждения электродвигателя, Увеличение скорости электродвигателя сверх основной после того, когда дальнейшее повышение напряжения, прикладываемого к якорной обмотке 1 электродвигателя, становится недопустимым, производится ослаблением магнитного потока электродвигателя путем уменьыения среднего Значения напряжения, прикладываемого к обмотке 14 возбуждения электродвигателя, с помощью реверсивного тиристорного преобразователя 13, В режиме рекуперативного торможения в импульсном цикле работы устройства также можно выделить два основных интервала времени, продолжительность которы::, как и в режиме тяги электродвигателя, можно регулировать.

Первый интервал времени первого канала в режиме рекуперативного торможения начинается открыванием тиристора 4, после чего происходит комму-. тация тока обмотки 28 второго дросселя от цепи заряда накопительного конденсатора 24, состоящей из обмотки 28 дросселя якорной обмотки электродвигателя, диода 7,конденсатора 24, обмотки 2S дросселя, на цепь, состоящую из якорной обмотки электродвигателя, тиристора 4, обмотки 28 дросселя, в которой ток якорной обмотки электродвигателя под действием ЭДС якорной обмотки возрастает, и в индуктивностях цепи накапливается энергия.

Одновременно в первом интервале времени протекает ток источника питания и от заряженного на повышенное

1з45315 напряжение конденсатора 24 энергия передается источнику питания ио цепи: конденсатор 24, обмотка 26 дросселя, выводы источника питания, тиристор 4, конденсатор 24.

ЭДС взаимной индукции н обмотке

28 дросселя от нозрастающего тока обмотки 26 дросселя направлена встречно возрастающему току обмотки 28, а

ЭДС взаимной индукции в обмотке 26 дросселя от возрастающего тока.обмотки 28 дросселя направлена встречно возрастающему току обмотки 26 дросселя. Следовательно, и в режиме рекУ- 15 ператинного торможения в первом интервале времени ЭДС взаимной индукции в обмотках ?6 и 28 препятствует нарастанию токов, снижая их пульсации, По истечении регулируемого времен- 2О ного сдвига с момента открывания тирйстора 4 подается импульс управленйя иа тиристоры 19 и 21. После открывания тиристоров 19 и 21 заряженный левой обкладкой положительно кон- 25 денсатор 11 перезаряжается правой обкладкой положительно по цепи: конденсатор 11, тиристор 21, диод 8, тиристор 19, дроссель 12, конденсатор ll и тиристор 4 закрывается. ЗО

После закрывания тиристора 4 наступает второй интервал времени рекуперативного торможения, в котором накопленная за предыдущий интервал времени энергия роторной цепи электродвигателя поступает в конденсатор по цепи конденсатор 24, обмотка 28 дросселя, якорная обмотка электродвигателя, диод 7, конденсатор 24. Спадающий ток рекуперации энергии за время за-,1О ряда конденсатора 24 замыкается по цепи: обмотка 26 дросселя, выводы источника питания, диод 7, обмотка 26 дросселя.

В этом интервале времени ЭДС взаимной индукции в обмотке 28 дросселя от спадающего тока в обмотке 26 дросселя направлена согласно спадающему току обмотки 28 дросселя, а ЭДС взаимной индукции в обмотке 26 от спада- 5О ющего тока в обмотке 28 дрбсселя направлена согласно спадающему току обмотки 26 дросселя. Поэтому в этом интервале времени,ЭДС взаимной индукции

О обмоток 26 и 28 дросселя поддерживает ток этих обмоток, снижая их пульсации, Токи и напряжения второго канала устройства в режиме рекуперативного торможения сдвинуты во времени на полонину периода работы, В этом режи ме второй канал работает аналогично первому.

Регулирование средних значений тормозного тока роториой обмотки электродвигателя и тока рекуперации источника питания производится одновременно измеиеиием продолжительности проводящего состояния в импульсном цикле тиристорон 4 и 6 и изменением величины тока обмотки 14 возбуждения с помощью преобразователя 13, Таким образом, изобретение позволяет осуществить регулируемую передачу энергии от источника питания к электродвигателю (режим тяги) и регулируемую передачу энергии от тягового электродвигателя к источнику питания (режим рекуперации), причем как в режиме тяги, так и н режиме рекуперации возможно плавное регулирование напряжения обмотки возбуждения независимо от величины якорного тока электродвигателя. Применение днухобмоточных дросселей позволяет снизить пульсации токов и повысить 1(ПД.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, широтноимпульсный мостовой регулятор, включающий первый накопительный конденсатор, четыре тиристора, шунтиронанных обратными диодами, коммутирующие конденсатор и дроссель, первые выводы которых соединены, ренерсивный тиристорньш преобразователь, к выходу которого подключена обмотка возбуждения электродвигателя, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выводами коммутирующего дросселя, а вторичная подключена к входу реверсивного тиристорного преобразователя причем катод первого тиристора соединен с анодом второго тиристора, с минусовым выводом источника питания и с первым выводом якорной обмотки электродвигателя, анод третьего тиристора соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора., второй вывод которого подключен к катоду четвертого тиристора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения И1Д, в него введены восемь дополнительных тиристорон„ второй накопительный конденсатор и два двухобмоточных дросселя, первые выводы

1545315

Составитель В. Трофименко

Техред Л.Кравчук Корректор H,демчик

Редактор B,Ïåòðàø

Заказ 496 Тираж 454 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 накопительных обмоток которых подключены к плюсовому выводу источника питания, а первые выводы разделительных обмоток соединены с вторым выво," дом якорной обмотки электродвигателя, 5 катоды пятого и седьмого тиристоров и аноды шестого и восьмого тиристоров соединены с минусовым выводом источника питания, анод пятого тиристо- 1О ра соединен с катодом шестого тиристора, с катодом девятого тиристора, с анодом десятого тиристора и с вторым выводом коммутирующего конденсатора, анод седьмого тиристора соединен с катодом восьмого тиристора, с катодом одиннадцатого тиристора, с анодом двенадцатого тиристора и с вторым выводом коммутирующего дросселя, анод девятого тиристора соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора и вторым выводом накопительной обмотки первого двухобмоточного дросселя, катод десятого тиристора соединен с катодом второго, с вторым выводом второго накопительного конденсатора и вторым выводом разделительной обмотки второго двухобмоточного дросселя, аноды первого и одиннадцатого тиристоров соединены с первым выводом второго накопительного конденсатора и вторым выводом накопительной обмотки второго двухобмоточного дросселя, катод .двенадцатого тиристора соединен с вторым выводом первого накопительного конденсатора и вторым выводом разделительной обмотки первого двухобмоточного дросселя.