Устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя

 

Использование: для стабилизации скорости вращения однофазных коллекторных электродвигателей, в частности ручных электроинструментов. Сущность изобретения: устройство содержит симистор, включенный последовательно с электродвигателем в цепь переменного тока, блок управления симистором к цепи обратной связи по току двигателя с трансформатором тока, выпрямителем, параллельным ему конденсатором памяти, резистором, включенным последовательно между выпрямителем и конденсатором и параллельным ему ограничителем. Предлагаемое устройство технологично в изготовлении, более надежно при своей простоте схемного решения, обеспечивает высокие динамические характеристики. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации скорости вращения однофазных коллекторных электродвигателей, в частности ручных электроинструментов.

Известно устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя [1] содержащее симметричный тиристор, включенный последовательно с электродвигателем в цепь переменного тока, управляющий конденсатор, подключенный к пороговому элементу, выполненному в виде выпрямительного моста с динистором, включенным в его диагональ, и цепь обратной связи по току двигателя, включающую трансформатор тока с выпрямителем, конденсатор памяти и усилитель.

Недостаток указанного устройства состоит в снижении заданной точности стабилизации при определенных режимах работы электродвигателя. Во-первых, из-за наличия эффекта триггера, который проявляется как качание скорости вращения электродвигателя, например, при включении. Данное явление происходит из-за того, что заряд конденсатора памяти производится амплитудным значением тока и поэтому напряжение заряда конденсатора не пропорционально изменению нагрузки на валу двигателя. Во-вторых, из-за избыточного заряда конденсатора памяти.

Известно устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя [2] наиболее близкое к предлагаемому устройству и содержащее симистор, включенный последовательно с электродвигателем в цепь переменного тока, блок управления симистором и цепь обратной связи по току двигателя с трансформатором тока, выпрямителем и параллельным ему конденсатором памяти.

Вышеперечисленные недостатки в этом устройстве устранены введением дополнительно обратной связи по напряжению, содержащей трансформатор напряжения, диод, параллельно соединенный конденсатор и потенциометр. Однако при этом снижается технологичность устройства, т.к. требуется подключение высоковольтной обмотки трансформатора напряжения непосредственно к щеткам ротора, усложняется процесс настройки в связи с введением дополнительного потенциометра, снижается надежность из-за усложнения конструкции.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение технологичности и надежности устройства.

Для решения поставленной задачи в устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя, содержащее симистор, включенный последовательно с электродвигателем в цепь переменного тока, блок управления симистором и цепь обратной связи по току двигателя с трансформатором тока, выпрямителем и параллельным ему конденсатором памяти, согласно изобретению, в цепь обратной связи введены резистор, включенный последовательно между выпрямителем и конденсатором памяти, и параллельный последнему ограничитель напряжения. При введении резистора последовательно между выпрямителем и конденсатором памяти последний заряжается действующим значением тока. Напряжение заряда конденсатора памяти при этом пропорционально мощности, подаваемой на двигатель и, следовательно, нагрузке на валу двигателя. Введение наряду с резистором ограничителя напряжения, параллельного конденсатору памяти, позволяет исключить эффект триггера, повышает динамическую точность стабилизации скорости вращения электродвигателя, обеспечивая эффективность работы устройства и при резком сбросе нагрузки на валу двигателя. Обеспечивая заданную точность стабилизации, предлагаемое устройство технологично в изготовлении, т.к. не требует подключения к щеткам ротора и сложной настройки, более надежно при своей простоте, обладает лучшими динамическими характеристиками.

На фиг. 1 показана схема устройства для стабилизации скорости вращения электродвигателя; на фиг. 2 эпюры, поясняющие работу устройства.

Устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя содержит симистор 1, включенный последовательно с электродвигателем 2, блок 3 управления симистором и цепь 4 обратной связи по току двигателя. Цепь 4 обратной связи содержит трансформатор 5 тока, выпрямитель 6 с параллельным ему резистором 7, резистор 8, конденсатор 9 памяти, параллельно соединенный с ограничителем напряжения в виде стабилитрона 10, резисторы 11 и 12, двухкаскадный усилитель 13 на транзисторах 14 и 15 и выходной выпрямитель 16. Блок 3 управления симистором содержит управляющие RC-цепи с резисторами 17 - 19, конденсаторами 20 и 21, подключенные через выпрямительный мост 22 с динистором 23 в диагонали к управляющему электроду симистора 1.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме частота вращения электродвигателя 2 определяется сдвигом фазы управляющего сигнала, формируемого RC-цепями 18, 20, 17 и 21, напряжением срабатывания динистора 23 и сигналом обратной связи по току двигателя, формируемым в виде проводимости выпрямителя 16 шунтирующего совместно с веристором 19 конденсатор 21. Конденсатор 9 памяти в цепи 4 обратной связи по току двигателя повышает динамическую точность стабилизации. В зависимости от величины заряда конденсатора 9 памяти, усилитель 13 шунтирует выходной выпрямитель 16. При увеличении нагрузки (момента М) на валу двигателя 2 (фиг. 2,а) происходит подзаряд конденсатора 9 памяти через резистор 8. Величина сопротивления резистора 8 выбирается исходя из характеристик электродвигателя 2. Резистор 8 и конденсатор 9 памяти составляют интегральную цепь, что обуславливает пропорциональность величины заряда конденсатора 9 действующему значению тока двигателя 2 (фиг. 2,б). Следовательно, уровень заряда конденсатора 9 памяти пропорционален нагрузке на валу двигателя 2 и при скачкообразном увеличении момента от М1 до М2 плавно возрастает с величины U_c1 до U_c2 (см. кривую 24 на фиг. 2,в). Напряжение на конденсаторе памяти в прототипе пропорционально амплитудному значению тока двигателя I_A, которое резко возрастает в начальный момент времени увеличения нагрузки ( фиг. 2,г), чем объясняется характер изменения заряда конденсатора памяти в прототипе (кривая 25 на фиг. 2,в). Скачки напряжения на конденсаторе являются причиной эффекта триггера. Заряд конденсатора 9 U_c ограничивается стабилитроном 10. Величина напряжения ограничения U_огр. (фиг. 2,б), обеспечивая полное открывание транзисторов 14 и 15 усилителя 13, снижает инерционность разряда конденсатора 9 при резком сбросе нагрузки на величину Δt.

Таким образом, обеспечивая заданную точность стабилизации, предлагаемое устройство технологично в изготовлении, надежно, обладает более высокими динамическими характеристиками.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя, содержащее симистор, включенный последовательно с электродвигателем в цепи переменного тока, блок управления симистором, выходом соединенный с управляющим электродом симистора, и цепь обратной связи по току, выходом соединенную с входом блока управления симистором, содержащую трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь электродвигателя, вторичная подключена к входу выпрямителя, параллельно выходу которого подключен конденсатор памяти, отличающееся тем, что в цепь обратной связи введены резистор, включенный последовательно между выпрямителем и конденсатором блока памяти, и ограничитель напряжения, параллельный последнему.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2