Синхронизированный бесконтактный электропривод постоянного тока

 

ОПИСАН И Е

ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 09.Х.1968 (№ 1274837/24-7) с присоединением заявки №

K.ë. 21d, 39

21 с, 59/10

МПК Н 021<

Н 02k

УДК 621,313.292(088.8) Приоритет

Опубликовано 13.1,1970, Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 25Л .1970

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете тйинистров

СССР

1п(.з i.:. 1 -:.-!

Е. Л. Россовский О

-0

Всесоюзный научно-исследовательский кинофотоинсти ут < IkI 0! i I,",j

Автор изобретения

Заявитель

СИНХРОНИЗИРОВАННЫЙ BECKOHTAKTHblA

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Известен синхр ониз IpOBBHHI IH бесконтактный электропривод постоянного тока, содержащий магнитоэлектрический двигатель, датчики положения ротора двигателя, т-фазный полупроводниковый коммутатор, задающий генератор, регулирующий транзистор, блок синхронизации скорости вращения с триггерами, дифференцирующими цепочками и блокирующими транзисторами.

В предлагаемом электроприво„е для регу- 10 лирования скорости вратцения двигателя все входы фаз коммутатора через разделительные диоды и регулирующий транзистор подключены к выходу одновибратсра, вход которого, B свою очередь, подключен к задающему гене- 15 ратору, связанному через делитель частоты с входами триггеров.

К входу каждой фазы коммутатора через диод подключены входы двух транзисторов различного типа проводимости, к сощей точке 20 соединения эмиттеров ксторых подключены базы блокирующих транзисторов и дифференцирующие цепочки.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема описываемого элсктропривода; на 25 фиг. 2 — схема одновибратора; та фиг. 3— диаграммы напряжений на элеменгах схемы в режиме синхронного вращения.

Трехфазный коммутатор мостового типа электропривода состоит из трех одинаковых 30 ветвей, содержащих силовые транзисторы 1 — 6 и транзисторы меньшей мощности 7 — 15. Датчики положения выподнены фотоэлектрическими на фотодиодах 16 — 18. Кроме, сновных, в коммутатор входят дополнительные ветви на маломощных транзисторах 19 — 24, подключенные к основным через развязывающие диоды

25 — 27. Входы синхро изирующего триггера на транзисторах 28 и 29 через разделительные диоды 80 — 82 и 88 — 85 соединяются с выходами дифференцирующих цепочек, г,сдключенных к средним точкам дополните,.ьных ветвей.

Выходы же триггера соединяются с точками управления ветвями коммутатора через блокирующие транзисторы 86 — 88 и 89 — 41, базовые цепи которых такхке подключены к средним точкам дополнительных ветвей. Вхсды предусилительных транз сторов 7 — 12 основных ветвей через разделигельные диод.. 42 — 44 и общий регулирующий транзистор 45 подключены к шине отрицательного смещения. Вход регулирующего транзистора соединяется с выходом одновибратора 46, а вход одновибратора — с выходом задающего генсоатора 47.

В то же время зада ощий генератор подключается к одному пз входов триггера через делитель частоты 48.

Электропривод раоотает следуюшим образом, 261530 б5

При подаче на схему напряжения питания и напряжения дополнительных источников, служащих для управления транзисторами (полярность приложенных напряжений показана на фиг, 1), транзисторы коммутатора переводятся в режим HBcbILUåíëÿ или огсечки в зависимости от состояния фотодиодов датчика положения. Если какой-либо фотодиод, например 16, оказывается в проводящем состоянии, открывается транзистор 18 и, следовательно, происходит запирание транзисторо 8 и 2 и отпирание транзисторов 7 и 1. Если фотодиод

16 не проводит ток, транзистор 18 запирается, ветви переключаются и фаза двигателя подключается к другому полюсу источника питания. Если импульсы па выходе одновибратора 46 отсутствуют, и транзистор 45 постоянно заперт, то напряжения в средних точках любой дополнительной ветви и связанной с ней основной имеют одинаковые форму и фазу, т. е. когда открывается, например, транзистор

2 первой ветви, открывается транзистор 20 в дополнительной ветви и одновременно с отпиранием транзистора 1 происходит отпирание транзистора 19. В этом случае не имеет значения от каких ветвей, дополнитс-льных или основных, управляются триггер и блокирующие транзисторы 86 — 38 и 89 — 41. При всех переключениях коммутатора триггер переводится в активное состояние, в котором сигнал с его выходов подводится к точкам управления ветвями коммутатора через транзисторы

86 — 88 или 89 — 41 в зависимости от того, какой из них окажется открытым, и поддерживает ветви,в том или ином состоянии независимо от сигналов датчика положения. Так, если после переключения коммутатора и переброса триггера в активное состояние (транзистор 28 открыт, транзистор 29 закрыт), транзистор 19 в первой дополнительной ветви открыт, а транзистор 20 закрыт, то создаются условия для отпирания транзистора 89 и, следовательно, состояние этой ветви остается таким независимо от сигналов датчика положения (блокирующий сигнал значительно больше сигнала :;атчика положения) вплоть до прихода импульса от задающего генератора, который переводит триггер в пассивное состояние. Задающий генератор имеет частоту fc =6/„, где /„ номинальная (синхронная) частота напряжения на двигателе. При пуске, когда скоржть двигателя ниже синхронной, триггер не оказывает влияния на схему, по;кольку время его нахождения в активном состоянии не может быть

1 больше и, следовательно, триггер переб1 „ ходит в пассивное состояние раньше, чем происходит естественная коммутация под действием сигналов датчика положения. Когда же по мере разгона скорость двигателя превышает синхронную, время нахождения триггера в активном состоянии больше, чем ичтервал между переключениями коммутатора. Это приводит к изменению фазового сдвига между на5

3О

5О

60 пряжением и э.д.с. в машине до тех пор, пока не устанавливается опре„еленный угол Ор, соответствующий равновесию моментов нагрузки и вращения при скорости, сгнхронной с частотой задающего генератора, Для регулирования скорости вращения необходимо в соответствии с изменением частоты задающего ген ратора изменять напряжение, подводимое к двигателю. Широтно-импульсная модуляция напряжения на выходе коммутатора достигается введением одновибратора 46 и транзистора 45. Импульсы на выходе одновибратора возникают синхронно с импульсами задающего гснератора, . длительность импульсов определяется величиной сопротивления 49 (фиг. 2). При поязлении сигнала на выходе одновибратора тарнзистор 45 открывается и все основные ветви коммутатора переходят в одинаковое состояние, когда нижние силовые транзисторы закрыты, а верхние открыты.

Благодаря наличию развязывающих диодов

25 — 27 отпирание транзистора 45 пе сопровождается изменением состояния дополнительных ветвей, поскольку оно при взведенном триггере определяется только тем, какой из блокирующих транзисторов открыт, что в свою очередь зависит от состояния дополнительной ветви. Очередное переключение в дополнительной ветви может произойти только при поступлечии импульса от задающего генератора 47, переводящего триггер в пассивное состояние. Вследствие этого, после исчезновения сигнала на выходе одновибратора основные ветви независимо от сигналов датчиков положения вновь устанавливаются в состояние, определяемое тем, какой из блокирующих транзисторов открыт после переключения, вызванного приходом импульса от задающего генератора, как если бы регулирование напряжения не имело места.

Таким образом, поскольку управление синхронизирующим триггером и блокирующими транзисторами производится от I îèîëíèòåëüных ветвей, состояние которых не зависит от коммутаций напряжения на выходе коммутатора, то на процесс =инхронизацm регулирование напряжения качественного влияния не оказывает.

Отличительной особенностью привода является синхронизация работы ре.улятора напряжения с задающим генератором. Благодаря этому в системе отсутствуют качания, возникающие при отсутствии синхронизации из-за непрерывно меняющейся формы напряжения, опрокидывающий момент имеет максимально возможное при таком способе регулирования значение, и вход в синхронизм, так же как и выход из синхронизма происходят плавно. Одновременно с приходом импульс."„вызывающего переключение в коммутаторе, начинается интервал времени, в течение которого напряжение на двигателе равно нулю. Так как частота синхросигнала связана с частотой изменения напряжения на обмотках двигателя

:оотношением f, =6f„, то при отсутствии деителя частоты 48 провалы напряжения опрееленной длительности имеют место в течение ести раз за период.

Процессы, происходящие в схем ., иллюстриуются диаграммами напряжений (фиг. 3). (иаграммы 50 — 52 — диаграммы напряжения а выходе коммутатора, 53 — 55 — диаграммы апряжений в средних точках дополнительных етвей, 5б — 58 — диаг р а м мы из мс пения пр оодимости фотодиодоз в ветвях коммутатора, 9 — бО диаграммы импульсов на выходе дифенцирующих цепочек, б1 — диаграмма измеения коллекторного потенциала транзистоа 28 триггера, 62 — диаграмма синхроимульсов задающего генератора .: бЗ вЂ” б5— иаграммы напряжения соответствснно на вызде одновибратора, линейного и фазного наряжений на обмотках двигателя.

При работе на малой скорости для улучшеяя гармонического состава напряжения на вигателе при небольшой абсолютной величиосновной гармоники целесообразно увели ть частоту работы регулятора. Поэтому в стему введен дополнительно делитель чаоты 48. В этом случае частота импульсов дающего генератора 47 связана с час отой тающего двигатель напряженич соотноше ем f, =6К, f„, где К, — коэффициент . ления делителя. В качестве делителя целе образно использовать делители накопитель го действия.

Регулирование напряжения осуществляется

:менением величины сопротивления 49 одно еменно с изменением частоты:.адающего генератора, и в синхронном режиме в соответствии с величиной этого напряжения устанавливается угол между э.д.с. и напряжением в машине, По этой причине в системе легко осуществляются режимы, имеющие достаточно высокие энергетические показатели, для достижения которых необходимо иметь определенные значения напряжения и фазового сдвига между Е, и U, 1О

Предмет изобретения

1. Синхронизированный бесконтактный электропривод постоянного тока, содержащий магнитоэлекгрическпй двигатель, датчики положения ротора двигателя, m-фазный полупроводниковый коммутатор, задающий генератор, регулирующий транзистор, слок синхронизации скорости вращения с триггерами, 20 дифференцирующими цепочками блокирующими транзсторами, . тлчаюи1ийся тем, что, с целью ооеспечения регулирования скорости, все входы фаз коммутатора через разделительные диоды и регулирующий транзистор

25 подключены к выходу одновибратора, вход которого, в свою очередь, подключен к задающему генератору, связанному через делитель частоты с входами триггеров.

2. Электропривод по п. 1, отличаюи ийся дд тем, что K. входу каждой фазы ком нута тора через диод подключены входы двух транзисторов различного типа проводимости, к общей точке соединения эмиттеров которых подключены оазы блокирующих транзисторов и дифÇ5 ференцирующие цепочки.

52

5З

á4

Составитель М. Кузнецова

Редактор А. Ю. Пейсоченко Техред А. А. Камышникова Корректор С. А. Кузовенкова

Заказ 1109 4 Тира>к 500 Подписное

IjHNHIIH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5 ."ипография, пп. Сапунова, 2