Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока

Авторы патента:

Тукмаков В.П. (RU)

Алексеев А.К. (RU)

Титов А.Д. (RU)

Дмитриев Г.Н. (RU)

Кудряшов Ю.П. (RU)

Титова Н.В. (RU)

Дмитриева С.К. (RU)

Тукмаков П.К. (RU)

H02P3/12 - путем торможения коротким замыканием или путем резистивного торможения

Использование: для динамического торможения в электроприводах постоянного тока в различных отраслях промышленности. Технический результат заключается в обеспечении точности торможения и надежности работы устройства за счет поддержания постоянного значения (стабилизации) ускорения торможения электродвигателя. Устройство содержит управляемый тиристорный выпрямитель, первый вывод которого через тормозной резистор подключен к одному выводу якоря электродвигателя, второй вывод которого через коммутатор подсоединен ко второму выводу управляемого тиристорного выпрямителя, датчик ЭДС вращения, первый вход которого подключен к первому выводу якоря электродвигателя, и блок управления. Введен усилитель-ограничитель, блок задания, блок дифференцирования и блок сравнения, причем второй вход датчика ЭДС вращения через коммутатор подсоединен ко второму выводу якоря электродвигателя, а выход подключен одновременно к входам усилителя-ограничителя и блока дифференцирования, выход которого подсоединен к первому входу блока сравнения, выход усилителя-ограничителя через блок задания подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого через блок управления подсоединен к управляющему входу управляемого тиристорного выпрямителя. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для динамического торможения в электроприводах постоянного тока в различных отраслях промышленности.

Известно устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, содержащее источник питания постоянного тока и диод, положительный полюс источника питания соединен с катодом диода, анод которого соединен с анодом прерывателя тока и электродвигателем, а катод прерывателя тока соединен с отрицательным полюсом источника питания, кроме того, устройство содержит второй прерыватель тока и второй диод, причем анод второго прерывателя тока соединен с положительным полюсом источника питания, а катод - с электродвигателем и катодом второго диода, анод которого соединен с отрицательным полюсом источника питания [1].

Однако указанное устройство имеет низкие точность и надежность торможения.

Известно устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, содержащее подключенные через замыкающий контакт к выводам якоря электродвигателя две параллельные цепи, одна из которых выполнена в виде резистора, а вторая - в виде тиристора, соединенного своим управляющим электродом с выходом блока контроля, выполненного в виде параллельно соединенных порогового элемента и релаксационного генератора, общие точки которых подключены к силовым электродам тиристора, а выход релаксационного генератора соединен с выходом порогового элемента [2].

Однако указанное устройство имеет низкие точность и надежность торможения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемому изобретению является устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, содержащее последовательно соединенные коммутатор и тормозной резистор в якорной цепи электродвигателя, устройство также содержит управляемый по скорости источник питания, выполненный в виде тиристорного выпрямителя и включенный последовательно в якорную цепь электродвигателя [3].

Однако указанное устройство имеет низкую точность и низкую надежность работы, обусловленные динамическими бросками тормозного момента и динамическими ударами в механизмах.

Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства, лишенного перечисленных недостатков. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение точности торможения и надежности работы устройства за счет поддержания постоянного значения (стабилизации) ускорения торможения электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, содержащее управляемый тиристорный выпрямитель, первый вывод которого через тормозной резистор подключен к одному выводу якоря электродвигателя, второй вывод которого через коммутатор подсоединен ко второму выводу управляемого тиристорного выпрямителя, датчик ЭДС вращения, первый вход которого подключен к первому выводу якоря электродвигателя, блок управления, введены усилитель-ограничитель, блок задания, блок дифференцирования и блок сравнения, причем второй вход датчика ЭДС через коммутатор подсоединен ко второму выводу якоря электродвигателя, а выход подключен одновременно к входам усилителя-ограничителя и блока дифференцирования, выход которого подсоединен к первому входу блока сравнения, выход усилителя-ограничителя через блок задания подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого через блок управления подсоединен к управляющему входу управляемого тиристорного выпрямителя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока отличается тем, что в него введены усилитель-ограничитель, блок задания, блок дифференцирования и блок сравнения, причем второй вход датчика ЭДС вращения через коммутатор подсоединен ко второму выводу якоря электродвигателя, а выход подключен одновременно к входам усилителя-ограничителя и блока дифференцирования, выход которого подсоединен к первому входу блока сравнения, выход усилителя-ограничителя через блок задания подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого через блок управления подсоединен к управляющему входу управляемого тиристорного выпрямителя.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию “Новизна”.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию “Изобретательский уровень”.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для динамического торможения электродвигателя постоянного тока.

Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока содержит электродвигатель 1, датчик ЭДС вращения 2, усилитель-ограничитель 3, блок дифференцирования 4, блок задания 5, блок сравнения 6, блок управления управляемым тиристорным выпрямителем 7, управляемый тиристорный выпрямитель 8, тормозной резистор 9 и коммутатор 10.

Первый вывод якоря электродвигателя 1 подсоединен к первому входу датчика ЭДС вращения 2 и через тормозной резистор 9 к первому выводу управляемого тиристорного выпрямителя 8. Второй вывод якоря электродвигателя 1 через коммутатор 10 подключен одновременно ко второму входу датчика ЭДС вращения 2 и ко второму выводу управляемого тиристорного выпрямителя 8. Выход датчика ЭДС 2 подсоединен одновременно к входам усилителя-ограничителя 3 и блока дифференцирования 4, выход которого подключен к первому входу блока сравнения 6. Выход усилителя-ограничителя 3 через блок задания 5 подсоединен ко второму входу блока сравнения 6, выход которого через блок управления 7 подключен к управляющему входу управляемого выпрямителя 8.

Устройство представляет собой систему автоматического регулирования (автоматическая стабилизация) ускорений торможения электродвигателя постоянного тока и работает следующим образом.

В режиме торможения якорь электродвигателя 1 отключают от питающей сети и подключают через коммутатор 10 к управляемому тиристорному выпрямителю 8 и тормозному резистору 9. Якорь электродвигателя продолжает вращаться по инерции. На выходе датчика ЭДС вращения 2 снимается сигнал, пропорциональный угловой скорости вращения электродвигателя 1. В качестве датчика ЭДС вращения может быть использован тахогенератор. Выходной сигнал датчика ЭДС вращения 2 подается одновременно на входы усилителя-ограничителя 3 и блока дифференцирования 4. На выходе блока дифференцирования 4 снимается сигнал, пропорциональный угловому ускорению торможения электродвигателя 1, который поступает на первый вход блока сравнения 6. Выходной сигнал усилителя-ограничителя 3 подается на вход блока задания 5 для использования в качестве образцового источника сигнала задания. Выходной сигнал блока задания поступает на второй вход блока сравнения 6. Значение выходного сигнала задающего устройства выбирается так, чтобы выполнялось условие

где _n - максимальное значение углового ускорения, которое может развивать двигатель при пуске;

_T - значение ускорения торможения.

На выходе блока сравнения 6 снимается сигнал рассогласования, который подается на вход блока управления 7 управляемого тиристорного выпрямителя 8. Блок управления 7 формирует зависимость

где - угол отпирания тиристоров (град.);

U - напряжение рассогласования (В).

где U₄ и U₅ - выходные сигналы блоков 4 и 5 соответственно.

На выходе управляемого тиристорного выпрямителя 8 формируется зависящее от сигнала рассогласования напряжение, которое поступает через тормозной резистор 9 на электродвигатель 1 и обеспечивает торможение электродвигателя постоянным ускорением. При скорости вращения электродвигателя 1, равной нулю, выходные сигналы усилителя-ограничителя 3 и блока дифференцирования 4 равны нулю. Так как выходной сигнал усилителя-ограничителя 3 является источником сигнала задания, то выходной сигнал блока задания тоже равен нулю. В связи с этим выходные сигналы блока сравнения 6 и блока управления 7 равны нулю. При этом выходное напряжение управляющего тиристорного выпрямителя равно нулю. Электродвигатель обесточен. Процесс торможения заканчивается.

Заявляемое устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, построенное по схеме автоматической стабилизации ускорения торможения, позволяет повысить точность торможения и надежность работы устройства за счет уменьшения динамических бросков тормозного момента и динамических ударов в механизмах. При этом продлевается срок службы оборудования, снижаются потери электроэнергии, особенно при продолжительных тормозных режимах, что улучшает энергетические показатели.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения

1. А.с. СССР, №663050, кл. Н 02 Р 3/12, 1979;

2. А.с. СССР, №907744, кл. Н 02 Р 3/12, 1982;

3. А.с. СССР, №845252, кл. Н 02 Р 3/12, 1981 (прототип).

Формула изобретения

Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, содержащее управляемый тиристорный выпрямитель, первый вывод которого через тормозной резистор подключен к одному выводу электродвигателя, второй вывод которого через коммутатор подсоединен ко второму выводу управляемого тиристорного выпрямителя, датчик ЭДС вращения, первый вход которого подключен к первому выводу якоря электродвигателя, блок управления, отличающееся тем, что в него введены усилитель-ограничитель, блок задания, блок дифференцирования и блок сравнения, причем второй вход датчика ЭДС вращения через коммутатор подсоединен ко второму выводу якоря электродвигателя, а выход подключен одновременно к входам усилителя-ограничителя и блока дифференцирования, выход которого подсоединен к первому входу блока сравнения, выход усилителя-ограничителя через блок задания подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого через блок управления подсоединен к управляющему входу управляемого тиристорного выпрямителя.

РИСУНКИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для динамического торможения в электроприводах постоянного тока в различных отраслях промышленности

Устройство для реостатного торможения тягового электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения // 2148506

Изобретение относится к электромеханике и предназначено для тяговых приводов электрического транспорта с тяговыми электродвигателями постоянного тока последовательного возбуждения, в которых используется электрическое торможение

Электропривод постоянного тока // 1713066

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированных электроприводах постоянного тока

Электропривод постоянного тока // 1707726

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в транспортных средствах с электродвигателями постоянного тока

Электропривод с динамическим торможением // 1704257

Электропривод подъема экскаватора с аварийным торможением // 1686675

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с активным моментом сопротивления

Электропривод постоянного тока // 1582309

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу постоянного тока с динамическим торможением

Электропривод постоянного тока // 1577041

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах объектов с автономными источниками питания ограниченной мощности

Электропривод постоянного тока // 1577040

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в механизмах, требующих автоматической остановки электродвигателя при отключении его от источника питания

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока // 1495965

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах постоянного тока для исключения толчков тока источника питания при отключении

Устройство управления двигателем постоянного тока // 2375811

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока

Устройство для автоматического управления электрическим реостатным тормозом электровоза переменного тока // 2502625

Изобретение относится к электровозам, на которых используют реостатное торможение. Устройство для автоматического управления электрическим реостатным тормозом электровоза переменного тока содержит управляемый выпрямитель, соединенный с системой автоматического регулирования, в которой предусмотрены датчики тока обмоток тяговых электромашин и датчик скорости электровоза, элементы сравнения сигналов задающего элемента и указанных датчиков. В устройство дополнительно включен блок вычисления отношения среднего значения тока якорных обмоток к току возбуждения и блок для вычисления разницы максимального и минимального значений токов якорных обмоток тяговых электромашин, который соединен с элементом сравнения в канале регулирования тока возбуждения и с электропневматическим вентилем включения подачи песка под колеса электровоза. Решение направлено на расширение функциональных возможностей устройства. 2 ил.

Электродинамический тормоз для универсального электродвигателя // 2543617

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для универсальных электродвигателей в электрической ручной машине, оснащенной опасным инструментом. Технический результат - повышение надежности в режиме торможения и в двигательном режиме при наличии опасного инструмента. В электродинамическом тормозе для универсального электродвигателя обмотка возбуждения при работе в режиме торможения запитывается от сети, а якорь непосредственно замкнут накоротко. Процесс торможения выполняется под управлением программы, заложенной в контроллере управляющей электроники, благодаря чему достигается эффективное торможение при сравнительно малом износе щеток. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Тормоз для универсального электродвигателя // 2553674

Изобретение относитя к области электротехники и может быть использовано в электрической ручной машине, оснащенной опасным инструментом. Технический результат - обеспечение эффективного торможения с меньшим искрением под щетками и малым их износосм. В электродинамическом тормозе для универсального электродвигателя обмотка возбуждения при работе в режиме торможения запитывается из сети, а якорь непосредственно замкнут накоротко. Процесс торможения выполняется под управлением управляющей электроники, благодаря чему достигается эффективное торможение при сравнительно малом износе щеток. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Регулятор электродинамического тормоза локомотива // 2591550

Изобретение относится к электродинамическим тормозным системам для транспортных средств. Регулятор электродинамического тормоза локомотива содержит чоппер, состоящий из транзистора, служащего для поддержания постоянного тормозного усилия, шунтированного обратным диодом и последовательно соединенного эмиттером с катодом силового диода. При этом коллектор и эмиттер транзистора чоппера подключены через контактор к обмотке якоря тягового двигателя. Управляющие входы чоппера подключены к блоку управления, формирующего ШИМ сигнал в соответствии со значением скважности, заданным системой управления движением локомотива. Информационные выходы системы управления подключены к блоку управления и к управляющему входу контактора. Демпфирующий конденсатор одним выводом подключен к аноду силового диода чоппера, а другим - соединен с коллектором транзистора чоппера. Тормозной резистор подключен параллельно демпфирующему конденсатору и через силовой диод чоппера и контактор к обмотке якоря тягового двигателя. Технический результат заключается в повышении надежности регулятора электродинамического тормоза локомотива. 1 ил.

Система торможения автоматическая рекуперативно-реостатная // 2646688

Изобретение относится к электродинамическим тормозным системам для транспортных средств. Система торможения автоматическая рекуперативно-реостатная содержит источник питания, два тяговых электродвигателя постоянного тока, взаимодействующие с блоком диодов, предназначенным для перехода в режим рекуперативного торможения, и с блоком резисторов, подключающимся в режиме реостатного торможения и программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС). ПЛИС выполнена с возможностью параллельно принимать и обрабатывать сигналы от датчиков, контролирующих значение уровня тока и от датчика напряжения, и цифровые сигналы, поступающие от системы управления электровозом. ПЛИС одновременно формирует выходные управляющие цифровые сигналы, которые поступают в преобразователь управления обмотками возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока, в модуль протокольного обмена информацией с подключаемыми устройствами и в цифро-аналоговые преобразователи для взаимодействия с аналоговыми системами. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности электродинамического тормоза. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.