Тормоз для универсального электродвигателя



Тормоз для универсального электродвигателя
Тормоз для универсального электродвигателя
Тормоз для универсального электродвигателя
Тормоз для универсального электродвигателя
Тормоз для универсального электродвигателя
Тормоз для универсального электродвигателя

 

H02P25/10 - Управление или регулирование электрических двигателей, генераторов, электромашинных преобразователей; управление трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками (конструкции пусковых аппаратов, тормозов или других управляющих устройств см. в соответствующих подклассах, например механические тормоза F16D, механические регуляторы скорости G05D; переменные резисторы H01C; пусковые переключатели H01H; системы для регулирования электрических или магнитных переменных величин с использованием трансформаторов, реакторов или дроссельных катушек G05F; устройства, конструктивно связанные с электрическими двигателями, генераторами, электромашинными преобразователями, трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками, см. в соответствующих подклассах, например H01F,H02K; соединение или управление

Владельцы патента RU 2553674:

РОБЕРТ БОШ ГМБХ (DE)

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.

 

Настоящее изобретение относится к тормозу для универсального электродвигателя согласно п.1 формулы изобретения и к способу торможения согласно п.13 формулы изобретения.

Электродинамические тормоза известны в самых разнообразных вариантах их исполнения.

В US 6236177 B1 описана схема торможения и управления для универсального электродвигателя, в которой, с одной стороны, последовательно с электродвигателем включено первое переключательное средство (или первый ключ) (симистор) для приведения электродвигателя в действие, а с другой стороны, параллельно якорю включено второе переключательное средство (или второй ключ) (симистор) для торможения электродвигателя, при этом якорь расположен между частями обмотки возбуждения. В двигательном режиме второе переключательное средство, включенное параллельно якорю, находится в непроводящем состоянии, а при работе в режиме торможения первое и второе переключательные средства находятся в проводящем состоянии.

В ЕР 0578366 A2 описан тормоз для универсальных электродвигателей, в котором для соединения обмотки возбуждения и роторной обмотки с сетью и/или их отсоединения от сети используются переключательные средства, которые могут устанавливаться (переключаться) в различные положения, в первом из которых роторная обмотка и обмотка возбуждения соединены с сетью и во втором из которых роторная обмотка замкнута накоротко, а с сетью соединена только обмотка возбуждения.

В DE 10317636 A1 описан тормоз для универсального электродвигателя, имеющий короткозамыкатель (симистор), предназначенный для замыкания накоротко обмотки якоря при работе в режиме торможения и имеющий для определения своего коммутационного положения управляющий вход, который соединен с блоком управления в целях импульсно-фазового управления этим короткозамыкателем при работе в режиме торможения во избежание искрения под щетками.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать эффективный и недорогой электродинамический тормоз для универсального электродвигателя, каковой тормоз позволял бы добиться эффективного торможения при предпочтительно меньшем искрении под щетками и при предпочтительно малом их износе, а также разработать соответствующий способ торможения универсального электродвигателя.

Указанная задача решается с помощью объектов, заявленных в пп.1 и 13 формулы изобретения. Различные возможные варианты осуществления изобретения представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения и более детально рассмотрены в последующем описании.

Преимущество изобретения состоит в том, что предусмотрен электродинамический тормоз для универсального электродвигателя с устройством для переключения с работы в двигательном режиме на работу в режиме торможения, при работе в котором обмотка возбуждения универсального электродвигателя запитана от сети через первый и второй ключи, а якорь универсального электродвигателя замкнут накоротко через второй ключ, и с управляющей электроникой, которая при работе в режиме торможения обеспечивает предпочтительно в течение каждой полуволны сетевого напряжения кратковременную активизацию двигательного режима, а затем активизацию режима торможения, для чего второй ключ переводится в проводящее состояние по истечении заданной временной задержки после перевода первого ключа в проводящее состояние. Таким путем удается повысить эффективность торможения универсального электродвигателя.

В одном из вариантов временная задержка в переводе второго ключа в проводящее состояние имеет такую продолжительность, что предшествующий двигательный режим в течение полуволны сетевого напряжения приводит к уменьшению искрения под щетками на коллекторе универсального двигателя.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормоза временная задержка составляет от 1 мкс до 1 мс. Подобный интервал значений временной задержки зарекомендовал себя как предпочтительный. Однако в зависимости от конкретной реализации возможно использование временной задержки меньшей или большей продолжительности.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормоза временная задержка в переводе второго ключа в проводящее состояние после перевода первого ключа в проводящее состояние постоянна на протяжении всего процесса торможения.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормоза временная задержка в переводе второго ключа в проводящее состояние после перевода первого ключа в проводящее состояние при работе в режиме торможения зависит от параметров универсального электродвигателя и от сетевого напряжения. Благодаря этому удается достичь большей точности в согласовании процесса торможения с фактическими условиями. При этом прежде всего удается оптимизировать время торможения и нагрузку на коллектор, в первую очередь на щетки.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормоза временная задержка в переводе второго ключа в проводящее состояние после перевода первого ключа в проводящее состояние при работе в режиме торможения зависит от сетевого напряжения в момент перевода первого ключа в проводящее состояние и/или от частоты вращения вала универсального электродвигателя и/или от его температуры. Данный вариант позволяет дополнительно улучшить согласование процесса торможения с фактическими условиями, например, в целях оптимизации времени торможения и/или снижения нагрузки на коллектор, прежде всего на щетки.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормоза временная задержка в переводе второго ключа в проводящее состояние имеет в начале работы в режиме торможения некоторое значение, которое уменьшается в ходе дальнейшей работы в режиме торможения и прежде всего в конце работы в режиме торможения становится равным нулю или прежде всего становится отрицательным, в соответствии с чем перевод второго ключа в проводящее состояние начинает предшествовать переводу первого ключа в проводящее состояние.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормоза временная задержка в переводе второго ключа в проводящее состояние имеет такую продолжительность, что коммутация тока под щетками на коллекторе универсального электродвигателя при инициировании режима торможения в течение по меньшей мере части полуволн перемещается со сбегающего края щеток на их набегающий край, а якорь при работе в режиме торможения по существу не приводится в действие (во вращение), т.е. не ускоряется.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормоза управляющая электроника выполнена с возможностью обеспечения работы в регулируемом и нерегулируемом режиме торможения.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормоза управляющая электроника выполнена с возможностью обращения к таблице, в которой сохранены значения фазовых углов для перевода первого ключа и/или второго ключа в проводящее состояние, при этом предпочтительно сохранена по меньшей мере одна кривая фазовых углов.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормоза при работе в режиме торможения второй ключ включен параллельно якорю и последовательно с обмоткой возбуждения и первым ключом, при этом в предпочтительном варианте перед вторым ключом в цепь включен переключатель предпочтительно с распознающим контактом.

В еще одном варианте выполнения предлагаемого в изобретении тормоза переключатель функционально связан в качестве коммутирующего элемента датчика сигналов с управляющей электроникой, в линии, ведущей к первому выводу для подключения к сети, расположен первый ключ, а в линии, ведущей ко второму выводу для подключения к сети, расположен третий ключ.

Объектом изобретения является далее способ торможения универсального электродвигателя с использованием устройства для переключения универсального электродвигателя с работы в двигательном режиме на работу в режиме торможения, заключающийся в том, что при работе в режиме торможения обмотку возбуждения универсального электродвигателя запитывают сетевым напряжением через первый и второй ключи, а якорь универсального электродвигателя замыкают накоротко через второй ключ, при этом при работе в режиме торможения предпочтительно в течение каждой полуволны сетевого напряжения кратковременно активизируют двигательный режим работы универсального электродвигателя путем перевода первого ключа в проводящее состояние, а затем по истечении заданной временной задержки активизируют (собственно) режим торможения путем перевода второго ключа в проводящее состояние.

В одном из вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа временную задержку между моментом перевода первого ключа в проводящее состояние для активизации двигательного режима и моментом перевода второго ключа в проводящее состояние для активизации режима торможения задают в пределах от 1 мкс до 1 мс. Подобный интервал значений временной задержки зарекомендовал себя как предпочтительный. Однако в зависимости от конкретной реализации возможно использование временной задержки меньшей или большей продолжительности.

В еще одном варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа временную задержку в переводе второго ключа в проводящее состояние после перевода первого ключа в проводящее состояние при работе в режиме торможения ставят в зависимость от сетевого напряжения в момент перевода первого ключа в проводящее состояние и/или от частоты вращения вала универсального электродвигателя и/или от его температуры.

Другие преимущества изобретения состоят в том, что без перемены полярности обмотки возбуждения или якоря достигается плавное и быстрое торможение универсального электродвигателя при длительном сроке службы щеток. Якорь при работе в режиме торможения замкнут накоротко, а обмотка возбуждения путем специального управления при работе в режиме торможения возбуждается сетевым напряжением. Плавное и быстрое торможение достигается преимущественно благодаря использованию простого аппаратного обеспечения и специального программного обеспечения, чем обусловлена низкая стоимость электродинамического тормоза.

Искрение на коллекторе якоря преимущественно при работе в режиме торможения удается уменьшить прежде всего благодаря тому, что в контроллер управляющей электроники заложена программа, ограничивающая вредное повышенное искрение на коллекторе, и в первую очередь подавить благодаря тому, что в течение одной полуволны сетевого напряжения сначала происходит работа в двигательном режиме, а затем в режиме торможения.

Помимо этого в предпочтительном варианте предусмотрены устройства для надежного распознавания двигательного режима и режима торможения, а также для контроля эксплуатационной надежности управляющей электроники и электрической схемы.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на фиг.1 и 2 - электрические схемы электродинамического тормоза для универсального электродвигателя и

на фиг.3-5 - сигналограммы в виде характеристик изменения тока при работе в двигательном режиме и в режиме торможения и

на фиг.6 - схема, иллюстрирующая работу в режиме торможения в течение полуволны сетевого напряжения.

На фиг.1 показана электрическая схема, в которой в линии, ведущей к первому выводу а для подключения к сети, расположен первый симистор 1, включенный последовательно с универсальным электродвигателем, а параллельно якорю 2 включен второй симистор 1', перед которым последовательно с ним включен переключатель S. Якорь 2 включен между двумя обмотками 3, 3' возбуждения. Переключатель S подсоединен к одной из сторон якоря 2. Второй симистор 1' с одной своей стороны подсоединен к обеспечивающему работу в режиме торможения контакту е переключателя S, а с другой своей стороны - к другой из сторон якоря. Распознающий контакт f переключателя S соединен линией 4 с управляющей электроникой 5. Управляющая электроника 5 соединена первой управляющей линией 30 с первым симистором 1, а второй управляющей линией 31 - со вторым симистором 1'. Управляющая электроника 5 соединена далее первой питающей линией 32 с первым выводом а для подключения к сети, а второй питающей линией 33 - со вторым выводом b для подключения к сети. Кроме того, от управляющей электроники 5 к соединительной линии между шунтом 6 и первым симистором 1 проходит сигнальная линия 34. Помимо этого могут быть предусмотрены дополнительные датчики 35, прежде всего тахометр или датчик температуры универсального электродвигателя 1, которые соединены еще одной сигнальной линией 36 с управляющей электроникой 5.

При работе в двигательном режиме переключатель S замкнут на распознающий контакт f, и поэтому работа в двигательном режиме происходит через первый симистор 1. При работе же в режиме торможения переключатель S замкнут на обеспечивающий работу в этом режиме торможения контакт е, и поэтому работа в режиме торможения происходит одновременно через первый симистор 1 и второй симистор 1'.

От применения переключателя S можно отказаться. Помимо этого с управляющей электроникой 5 может быть соединен коммутирующий элемент датчика сигналов. В данном варианте второй симистор 1' соединен с двумя выводами якоря 2. Такой переключатель датчика сигналов, предназначенный для надежного распознавания двигательного режима и режима торможения, предпочтительно имеет три вывода.

Для повышения эффективности процесса торможения и прежде всего для снижения искрения под щетками при работе в режиме торможения первым и вторым симисторами 1, 1' в особенности управляет программа, которая заложена в контроллер управляющей электроники 5 и которая составлена таким образом, что предпочтительно в течение каждой полуволны сетевого напряжения сначала отпирается, т.е. переводится в проводящее состояние, первый симистор 1, чем активизируется работа в двигательном режиме. Несмотря на использование в данном случае термина "двигательный режим", поскольку соответственно выбрана подача напряжения, тем не менее при этом предпочтительно сетевое напряжение выбрано таким и прежде всего длительность его подачи выбрана настолько короткой, что не происходит никакого существенного, а предпочтительно вовсе никакого ускорения универсального электродвигателя. Благодаря этому при заданном положении щеток достигается оптимальная коммутация. Далее с заданной временной задержкой отпирается, т.е. переводится в проводящее состояние, второй симистор 1', в результате чего оба - первый 1 и второй 1' - симисторы находятся в проводящем состоянии. Вследствие этого якорь 2 оказывается замкнут накоротко через симистор 1', а ток сети протекает непосредственно через обмотку 3, 3' возбуждения и через первый и второй симисторы 1, 1'. Индуктированный ток в цепи короткозамкнутого якоря 2 протекает также через второй симистор 1'. В связи с изменением полярности поля на якоре при работе в режиме торможения по причине заданного положения щеток происходит недостаточная коммутация на якоре.

Поскольку предпочтительно в течение каждой полуволны при работе в режиме торможения перед фактическим режимом торможения кратковременно активизируется двигательный режим, искрение под щетками при короткозамкнутом якоре подавляется, благодаря чему уменьшается искрение на коллекторе, а тем самым и снижается износ щеток.

Временная задержка в отпирании второго симистора 1' имеет такую продолжительность, что работа в двигательном режиме предпочтительно в течение каждой полуволны при работе в режиме торможения достаточна для подавления искрения под щетками на коллекторе универсального электродвигателя, но не достаточна для сколько-нибудь существенного приведения в действие якоря 2.

Временная задержка в отпирании второго симистора 1' в течение каждой полуволны в предпочтительном варианте постоянна на протяжении всего времени торможения, т.е. в процессе торможения универсального электродвигателя 1. Однако указанная временная задержка может также иметь переменную величину, т.е. может изменяться при работе в режиме торможения. В начале работы в режиме торможения временная задержка может соответственно иметь большую величину, а затем в ходе дальнейшей работы в режиме торможения сокращаться, предпочтительно непрерывно, например, от одной полуволны к другой и достигать в конце времени торможения величины, при которой второй симистор 1' отпирается непосредственно после отпирания первого симистора 1 или одновременно с ним либо даже раньше него.

Универсальный электродвигатель может быть также выполнен отсоединяемым от сети с обеих своих сторон.

На фиг.2 показан вариант, в котором в линии, ведущей ко второму выводу b для подключения к сети, расположен третий симистор 1''. Первый и третий симисторы 1,1'' всегда отпираются одновременно. В данном случае с управляющей электроникой 5 функционально связан сигнальный ключ S' для распознавания двигательного режима и режима торможения.

Второй симистор 1', который включен параллельно якорю 2, может контролироваться шунтом 6. В том случае, когда после включения универсального электродвигателя обнаруживается протекание тока слишком большой силы, второй симистор 1' предположительно находится в проводящем состоянии, и универсальный электродвигатель сразу же отсоединяется от сети. В подобном случае может подаваться предупредительный мигающий световой сигнал.

В описанных выше вариантах симисторы использовались в качестве полупроводниковых ключей. В зависимости от выбранного варианта возможно использование и иных ключей, прежде всего полупроводниковых ключей, для управления подачей напряжения и тока на универсальный электродвигатель в целях обеспечения его работы в двигательном режиме и в режиме торможения.

Описанный выше электродинамический тормоз отличается прежде всего хорошей коммутацией тока под щетками на коллекторе универсального электродвигателя при работе в режиме торможения. Такое особое преимущество достигается благодаря тому, что включенный параллельно якорю 2 симистор 1' отпирается с особой временной задержкой относительно первого симистора 1, включенного последовательно с универсальным электродвигателем.

Описанный выше способ более подробно рассмотрен ниже со ссылкой на фиг.3-5, при этом в предпочтительном варианте при работе в режиме торможения для управления симисторами 1,1' всегда используется одна и та же таблица заложенной в контроллер программы для кривой фазовых углов.

На фиг.3 показана сигналограмма, отражающая характеристику изменения тока при работе в режиме торможения. Работа универсального электродвигателя в режиме холостого хода обозначена полными волнами 7 с фазовой отсечкой и с частотой, равной сетевой частоте. После короткой паузы Р сразу начинается работа в режиме торможения В, при этом первый и второй симисторы 1,1' одновременно отперты по команде программы, заложенной в контроллер управляющей электроники 5. В течение первых двух третей 8 времени торможения потребление тока обмоткой 3 возбуждения остается приблизительно одинаковым. По этой причине в начале работы в режиме торможения происходит интенсивное искрение под щетками, из-за чего щетки обгорают, а коллектор повреждается. В течение последней трети 9 времени торможения потребление тока обмоткой возбуждения незначительно возрастает.

Форма линии, которой на чертеже обозначена кривая 10 изменения частоты вращения (или скоростная характеристика), свидетельствует о том, что в начале работы в режиме торможения оно является слишком резким, а в конце - слишком слабым.

На фиг.4 показана сигналограмма, отражающая характеристику изменения тока при работе в режиме торможения В, в котором отпирание второго симистора 1' произошло с соответствующей временной задержкой после отпирания первого симистора 1, благодаря чему предпочтительно в течение каждой полуволны сетевого тока сначала происходит работа в двигательном режиме, а затем - в режиме торможения.

В начале 11 времени торможения потребление тока обмоткой 3 возбуждения существенно ниже по сравнению с фиг.3 и в дальнейшем слегка возрастает, а в последней трети 12 времени торможения значительно возрастает.

Благодаря временной задержке в отпирании второго симистора 1' коммутация на коллекторе универсального электродвигателя явно улучшается, а обгорание щеток уже значительно уменьшается. Форма кривой 10 изменения частоты вращения свидетельствует о том, что в начале работы в режиме торможения оно слабее, а затем усиливается.

На фиг.5 показана сигналограмма, отражающая характеристику изменения тока при работе в режиме торможения, в котором отпирание второго симистора 1' произошло с оптимальной временной задержкой после отпирания первого симистора 1, благодаря чему предпочтительно в течение каждой полуволны сетевого тока сначала происходит достаточная для обеспечения хорошей коммутации тока под щетками работа в двигательном режиме, а затем происходит работа в режиме торможения, при этом продолжительность такой временной задержки выбрана такой, что коммутация тока под щетками при переходе с работы в двигательном режиме на работу в режиме торможения перемещается со сбегающего края щеток на их набегающий край, благодаря чему значительно уменьшается искрение под щетками, а также выбрана такой, что при работе в режиме торможения якорь в принципе не приводится в действие.

Согласно фиг.5 в начале 13 времени торможения потребление тока обмоткой 3 возбуждения еще ниже, чем на фиг.4, и в дальнейшем непрерывно умеренно возрастает, а в последней трети 14 времени торможения для ускорения процесса торможения соответственно возрастает до высокого уровня. В конце времени торможения на обмотку возбуждения подаются пакеты 15 полуволн.

Форма кривой 10 изменения частоты вращения свидетельствует о достижении оптимальной тормозной характеристики. В начале работы в режиме торможения оно начинается плавно и далее непрерывно сверхпропорционально усиливается, а в конце работы в режиме торможения вновь становится плавным.

Благодаря временной задержке в отпирании второго симистора 1' можно использовать нерегулируемый режим торможения. Поэтому следует применять неизменную кривую фазовых углов, задаваемую таблицей, содержащейся в программе, заложенной в контроллер, поскольку при регулируемом режиме торможения изменение тормозного тока могло бы носить неспокойный характер, а искрение под щетками могло бы по этой причине усиливаться.

Для возможности поддержания скачков тока при работе в режиме торможения на низком уровне и уменьшения тем самым искрения под щетками шаг изменения фазового угла, например, от одной полуволны к другой в предпочтительном варианте может составлять менее 1%.

По мере укорачивания щеток их давление на коллектор на заданное время торможения может оказаться уже недостаточным из-за уже недостаточного для этого напряжения короткозамкнутого якоря.

С целью вновь обеспечить возможность соблюдения времени торможения программа, заложенная в контроллер управляющей электроники 5, переключается на еще одну таблицу для кривой фазовых углов с меньшей фазовой отсечкой полуволн переменного напряжения сети.

Достижение достаточного тормозного эффекта можно определять либо с помощью шунта, либо путем измерения частоты вращения.

Электродинамический тормоз в другом варианте может также работать на постоянном токе.

Программа, заложенная в контроллер управляющей электроники, в предпочтительном варианте содержит другие таблицы для кривых фазовых углов с уменьшающейся от одной таблицы к другой фазовой отсечкой полуволн сетевого напряжения.

Помимо этого тормозная характеристика в предпочтительном варианте рассчитана таким образом, что в начале работы в режиме торможения оно начинается плавно и далее непрерывно сверхпропорционально усиливается, а в конце работы в режиме торможения вновь становится плавным.

На фиг.6 схематично показана полуволна сетевого напряжения в функции фазового угла сетевого напряжения на выводах a, b для подключения к сети при работе универсального электродвигателя в режиме торможения. Основная идея изобретения заключается в том, чтобы обеспечивать щадящее торможение универсального электродвигателя с помощью сетевого напряжения. При этом при работе в режиме торможения сначала кратковременно включается двигательный режим, а затем происходит переключение на собственно режим торможения. В рассматриваемом примере при фазовом угле, равном 130°, первый ключ 1 (или коммутационный аппарат) переходит в проводящее (открытое) состояние, а второй ключ 1' все еще остается в непроводящем (закрытом) состоянии. Затем при следующем фазовом угле, равном 134°, второй ключ 1' также переходит в проводящее состояние, в результате чего на универсальный электродвигатель оказывается фактическое тормозное действие. В промежутке времени между фазовыми углами 130° и 134° кратковременно включается двигательный режим. После фазового угла, равного 134°, происходит работа только в режиме торможения, который заканчивается, например, при фазовом угле, равном 180°.

В зависимости от выбранного варианта фазовый угол включения, а тем самым и момент включения первого ключа с его переходом в проводящее состояние в процессе торможения варьируется в зависимости от различных параметров, таких, например, как частота вращения вала универсального электродвигателя, его температура, требуемая продолжительность торможения и/или требуемое продление срока эксплуатации щеток коллектора (степень их "щажения"). Помимо этого варьируется и временная задержка между моментом включения первого ключа, т.е. моментом его перехода в проводящее состояние, для кратковременного инициирования двигательного режима и моментом включения второго ключа, т.е. моментом его перехода в проводящее состояние, для инициирования режима торможения.

Временная задержка между моментами включения первого и второго ключей может, например, составлять от одной микросекунды до одной миллисекунды. Так, например, такая временная задержка может составлять либо от 1 до 5 мкс, либо от 5 до 20 мкс, либо от 20 до 50 мкс, либо от 50 до 100 мкс. Помимо этого такая временная задержка может составлять от 100 до 300 мкс. В зависимости от варианта можно использовать временную задержку меньшей или большей продолжительности.

В простом варианте временная задержка между моментами отпирания первого и второго ключей для кратковременной активизации двигательного режима и последующей активизации режима торможения может быть постоянной на протяжении всего процесса торможения.

В другом варианте временная задержка между моментом включения первого ключа для кратковременной активизации двигательного режима и моментом включения второго ключа для активизации режима торможения может в процессе торможения зависеть от тех или иных параметров универсального электродвигателя, например, его температуры, частоты вращения, электрических свойств, таких как сопротивление R и индуктивность L, и от сетевого напряжения.

Так, например, временная задержка может зависеть от сетевого напряжения в момент включения первого ключа и/или от частоты вращения вала универсального электродвигателя и/или от его температуры. Для этого в предпочтительном варианте в памяти данных сохранены полученные экспериментальным путем таблицы или параметрические кривые, к которым обращается управляющая электроника.

Температуру универсального электродвигателя и частоту вращения его вала можно определять соответствующими датчиками 35 либо оценивать, соответственно вычислять на основании рабочих параметров, таких, например, как ток и напряжение.

В зависимости от выбранного варианта универсальный электродвигатель можно в течение каждой полуволны сетевого напряжения переводить на работу в режиме торможения с кратковременной предшествующей ему работой в двигательном режиме, как это рассмотрено выше со ссылкой на фиг.6. В зависимости от выбранного варианта работа в двигательном режиме может при этом осуществляться перед переключением на работу в фактическом режиме торможения, например только в течение части полуволн.

Управляющая электроника выполнена в виде контроллера с соответствующим программным обеспечением для управления первым и вторым ключами. Для этого предусмотрена далее память, в которой хранятся управляющая программа и управляющая информация, например таблицы фазовой отсечки ключей, т.е. значения фазовых углов включения и выключения первого ключа и включения и выключения второго ключа, соответствующие режиму торможения, проиллюстрированному на фиг.6. В такой памяти сохранены прежде всего таблицы и параметрические кривые для фазовых углов, при которых должно происходить включение, соответственно выключение первого ключа и/или второго ключа. Такие таблицы и параметрические кривые могут при этом зависеть от параметров универсального электродвигателя и/или от сетевого напряжения. Временная задержка в отпирании второго ключа после отпирания первого ключа при работе в режиме торможения может прежде всего зависеть от сетевого напряжения в момент включения первого ключа и/или от частоты вращения вала универсального электродвигателя и/или от его температуры. Для этого в памяти сохранены соответствующие таблицы и/или параметрические кривые, которые были получены, например, экспериментальным путем.

Помимо этого в памяти можно сохранять данные, которые задают изменение фазового угла от одной полуволны к другой. Так, например, изменение фазового угла от одной полуволны к следующей для перехода первого ключа в проводящее состояние и/или для перехода второго ключа в проводящее состояние может быть ограничено максимальным значением, например, в один процент.

Из приведенных на фиг.3-5 диаграмм вытекает, что в конце работы в режиме торможения последовательно следуют пакеты полуволн напряжения разной полярности. В соответствии с этим для заданных временных интервалов или заданного количества полуволн используются, например, только положительные полуволны сетевого напряжения в целях торможения электродвигателя с использованием двигательного режима и режима торможения. Затем используют пакет отрицательных полуволн сетевого напряжения в целях торможения универсального электродвигателя путем кратковременной активизации двигательного режима и последующей активизации режима торможения, как это рассмотрено выше со ссылкой на фиг.6.

1. Электродинамический тормоз для универсального электродвигателя с устройством для переключения с работы в двигательном режиме на работу в режиме торможения, при работе в котором обмотка (3) возбуждения универсального электродвигателя запитана от сети через первый и второй ключи (1, 1'), а якорь (2) универсального электродвигателя замкнут накоротко через второй ключ (1'), и с управляющей электроникой (5), которая при работе в режиме торможения обеспечивает предпочтительно в течение каждой полуволны сетевого напряжения кратковременную активизацию двигательного режима, а затем активизацию режима торможения, для чего сначала в проводящее состояние переводится первый ключ (1), а затем по истечении заданной временной задержки в проводящее состояние переводится второй ключ (1').

2. Электродинамический тормоз по п.1, в котором временная задержка в переводе второго ключа (1') в проводящее состояние имеет такую продолжительность, что предшествующий двигательный режим в течение полуволны сетевого напряжения приводит к уменьшению искрения под щетками на коллекторе универсального двигателя.

3. Электродинамический тормоз по п.1, отличающийся тем, что временная задержка составляет от 1 мкс до 1 мс.

4. Электродинамический тормоз по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что временная задержка в переводе второго ключа (1') в проводящее состояние после перевода первого ключа в проводящее состояние постоянна при работе в режиме торможения.

5. Электродинамический тормоз по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что временная задержка в переводе второго ключа (1') в проводящее состояние после перевода первого ключа в проводящее состояние при работе в режиме торможения зависит от параметров универсального электродвигателя и от сетевого напряжения.

6. Электродинамический тормоз по п.5, отличающийся тем, что временная задержка в переводе второго ключа (1') в проводящее состояние после перевода первого ключа в проводящее состояние при работе в режиме торможения зависит от сетевого напряжения в момент перевода первого ключа в проводящее состояние и/или от частоты вращения вала универсального электродвигателя и/или от его температуры.

7. Электродинамический тормоз по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что временная задержка в переводе второго ключа (1') в проводящее состояние имеет в начале работы в режиме торможения некоторое значение, которое уменьшается в ходе дальнейшей работы в режиме торможения и прежде всего в конце работы в режиме торможения становится равным нулю или прежде всего становится отрицательным, в соответствии с чем перевод второго ключа в проводящее состояние начинает предшествовать переводу первого ключа (1) в проводящее состояние.

8. Электродинамический тормоз по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что временная задержка в переводе второго ключа (1') в проводящее состояние имеет такую продолжительность, что коммутация тока под щетками на коллекторе универсального электродвигателя при инициировании режима торможения в течение по меньшей мере части полуволн перемещается со сбегающего края щеток на их набегающий край, а якорь при работе в режиме торможения не приводится в действие.

9. Электродинамический тормоз по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что управляющая электроника выполнена с возможностью обеспечения работы в регулируемом и нерегулируемом режиме торможения.

10. Электродинамический тормоз по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что управляющая электроника (5) выполнена с возможностью обращения к таблице, в которой сохранены значения фазовых углов для перевода первого ключа и/или второго ключа в проводящее состояние, при этом предпочтительно сохранена по меньшей мере одна кривая фазовых углов.

11. Электродинамический тормоз по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что при работе в режиме торможения второй ключ (1') включен параллельно якорю (2) и последовательно с обмоткой (3) возбуждения и первым ключом (1), при этом перед вторым ключом (1') в цепь включен переключатель (S) предпочтительно с распознающим контактом (f).

12. Электродинамический тормоз по п.11, отличающийся тем, что переключатель (S) функционально связан в качестве коммутирующего элемента (S') датчика сигналов с управляющей электроникой (5), в линии, ведущей к первому выводу (а) для подключения к сети, расположен первый ключ (1), а в линии, ведущей ко второму выводу (а) для подключения к сети, расположен третий ключ (1'').

13. Способ торможения универсального электродвигателя с использованием устройства для переключения универсального электродвигателя с работы в двигательном режиме на работу в режиме торможения, заключающийся в том, что при работе в режиме торможения обмотку (3) возбуждения универсального электродвигателя запитывают сетевым напряжением через первый и второй ключи (1, 1'), а якорь (2) универсального электродвигателя замыкают накоротко через второй ключ (1'), при этом при работе в режиме торможения предпочтительно в течение каждой полуволны сетевого напряжения кратковременно активизируют двигательный режим работы универсального электродвигателя путем перевода первого ключа в проводящее состояние, а затем по истечении заданной временной задержки активизируют режим торможения путем перевода второго ключа (1') в проводящее состояние.

14. Способ по п.13, при осуществлении которого временную задержку между моментом перевода первого ключа в проводящее состояние для активизации двигательного режима и моментом перевода второго ключа в проводящее состояние для активизации режима торможения задают в пределах от 1 мкс до 1 мс.

15. Способ по п.13 или 14, при осуществлении которого временную задержку в переводе второго ключа (1') в проводящее состояние после перевода первого ключа в проводящее состояние при работе в режиме торможения ставят в зависимость от сетевого напряжения в момент перевода первого ключа в проводящее состояние и/или от частоты вращения вала универсального электродвигателя и/или от его температуры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе электрического тормоза для электромеханической машины (М). Техническим результатом является уменьшение магнитных потерь в сердечнике.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах и высоковольтной технике. Техническим результатом является повышение надежности за счет исключения полного отказа установки, использующей вентильный преобразователь.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дизель-электрической системе привода. Технический результат - исключение перегрузки мощных полупроводников автономных выпрямителей импульсного тока со стороны генератора при проведении теста self-load-test.

Изобретение относится к дизель-электрической системе привода. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дизель-электрической системе привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления антеннами кругового обзора, в главных приводах грузоподъемных механизмов и в оборудовании для создания нагружающих моментов при испытаниях следящих систем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах механизмов в химической и металлургической промышленности. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводе гребного винта для надводных судов, в приводе гребного винта, представляющего собой пропульсивную установку, в модуле, содержащем пропульсивную установку и выполненном с возможностью разворота относительно корпуса судна.

Изобретение относится к области бурового оборудования и может быть использовано для буровых лебедок. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для универсальных электродвигателей в электрической ручной машине, оснащенной опасным инструментом.

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.

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

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

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

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

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

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

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

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах с синхронными гистерезисными двигателями. Технический результат - уменьшение потерь энергии и электромагнитных помех.
Наверх