Импульсное реверсивное бесконтактное устройство управления двигателем последовательного возбуждения

 

(и) 547022

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.07.72 (21) 1816802/07 (51) М Кл г Н 02Р 5/06 с присоединением заявки №

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.718.1 (088.8) Опубликовано 15.02.77. Бюллетень X- 6

Дата опубликования описания 15.03.77 (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель

В. А. Бейнарович, А. И, Сапожников и В. К. Смирнов

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (54) ИМПУЛЬСНОЕ РЕВЕРСИВНОЕ БЕСКОНТАКТНОЕ

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

ГосУдарственный комитет (i@3) П но )ите, Изобретение может найти применение в различных электроприводах, в частности, на электроподвижных транспортных средствах и подьемно-транспортных механизмах.

Известны импульсные реверсивные бесконтактные устройства управления сериесным электродвигателем, осуществляющие реверс электродвигателя включением одной из двух встречно намагничивающих обмоток в двигателях с расщепленной обмоткой возбуждения пли якоря (!).

Существенным недостатком данных устройств управления является необходимость применения двигателей специального исполнения, что ограничивает их применение.

Известно также импульсное реверсивное бесконтактное устройство управления сериесным двигателем (2), состоящее из последовательно включенных обмоток возбуждения двигателя и тиристорного реверсивного моста, в диагональ которого включен якорь двигателя.

Обмотка возбуждения шунтируется обратным диодом.

Недостатками этого устройства являются низкие энергетические показатели электропривода прп импульсном регулировании скорости вращения вследствие различных амплитуд пульсаций тока якоря и тока обмотки возбуждения электродвигателя, шунтированных обратными диодами. Амплитуда пульсаций тока якоря н тока обмотки возбуждения электродвигателя прп шунтнрованнн их отдельными обратными диодами и импульсном регулировании скорости вращения двигателя зависит

5 от величины электромагнитных постоянных времени якоря и обмотки возбуждения. На интервале паузы якорь и обмотка возбуждения шунтируются отдельными диодами, а постоянная времени обмотки возбуждения много

1О больше постоянной времени якоря для большинства типов электродвигателей. Поэтому при допустимых пульсациях тока в обмотке возбуждения пульсации тока в обмотке якоря достигают очень больших значений, вплоть

15 до режима прерывистого тока.

Кроме того, в известном устройстве отсутствует режим рекуперативного торможения электродвигателя.

20 Для уменьшения амплитуды пульсаций тока якоря, обеспечения бесконтактного реверсирования и тормозных режимов двигателя в предлагаемом устройстве в диагональ основного реверсивного моста последовательно с

25 обмоткой якоря электродвигателя введен дополнительный тиристорный мост, на выходе которого включена обмотка возбуждения электродвигателя.

На фпг. 1 показана принципиальная элект30 рическая схема описываемого устройства; на

547() 22

<)>иг. 2 и 3 — временные диаграммы устройства при несимметричном законе управления.

В общую диагональ основного реверсивного моста, ооразованного тиристорами 1,2,3,4 и обратными диодами 5, 6, 7, 8, подключенного к источнику питания 9, включен якорь двигателя 10 последовательно с дополнительным выпрямительным тиристорным мостом, выполненным на тиристорах 11, 12, 13, 14, на выходе которого включена обмотка возбуждения 15.

На фиг. 2, 3 обозначено: ilo — ток якоря двигателя 10; ilq — ток обмотки возбу>кдения

15; i9 — ток источника питания 9.

Устройство, например, при несимметричном законе управления тиристорными ключами 1, 2, 3, 4 реверсивного моста работает следующим образом.

При движении «вперед» постоянно включены тиристоры 1, 11, 14, а тиристор 4 периодически переключается, причем, относительная продолжительность включения тирпстора 4 регулируется схемой управления. Тиристоры

2, 3, а также тиристоры 12, 13 постоянно закрыты. На интервале импульса ток течет от источника 9 через тиристоры 1, 11, обмотку возбуждения 15, тиристор 14, якорь 10, тиристор 4, источник питания 9. На интервале паузы ток спадает, замыкаясь под действием э.д.с. самоиндукции обмоток якоря 10 и возбуждения 15 по цепи: якорь 10, диод 6, тиристоры 1, 11, обмотка возбуждения 15, тиристор 14, якорь 10.

Таким образом, включение тиристорного выпрямительного моста, выполненного на тиристорах 11, 12, 13, 14, позволяет получить общую цепь спадания тока на интервале паузы и, следовательно, одинаковые пульсации токов в обмотке возбуждения 15 и якоря 10.

При этом пульсации тока будут как в нереверсивной схеме с данными двигателями (фиг. 2).

При переходе в ре>ким рекуперативного тормо>кения тиристоры 1, 4 закрываются. При этом следует интервал паузы (фиг. З,а — интервал (—.4), в течение которого собирается цепь для спадающего тока якоря: якорь 10, диод

6, источник питания 9, диод 7, тиристор 11, обмотка возбуждения 15, тиристор 14, якорь

10. В начале следующего периода коммутации подаются одновременно импульсы на включение тиристоров 12, 13 и тиристора 3, который включается только при токе якоря

10, равном нулю. В это время (фиг. З,в — интервал 4 —:4) через тиристоры 11, 14 еще протекает спадающий ток через источник питания

9. К тиристорам 12, 13 приложена э.д.с. самоиндукции обмотки возбу>кдения 15, возникающая при отключении тиристоров 1, 4, поэтому при подаче на тирнсторы вышеуказанных импульсов управления тиристоры включаются (фиг. З,б — интервал 4 —:4). Прн этом обмотка возбу>кдения 15 оказывается зашунтированной двумя параллельными ветвями открытых тиристоров 11, 13 и 12, 14. В этом

>5

33 контурс ток будет спадать со скоростью, определяемой 3;Iектр0магklèòlloé постоянной времени этого контура, пропорциональной индуктивпостн обмотки возбуждения 15 (фнг. З,а интервал 4 —:4). В это >ке время ток якоря 10 спадает цо пепи: якорь 10, диод 6, источник питания 9, диод 7, тиристоры 13, 14 и 11, 12, якорь 10 до нуля практически за один-два периода коммутации.

Импульсы на включение тиристора 3 пода«отся каждый период коммутации н после прекращения тока якоря последний оказывается под напря>кением э. д. с. вращения и с приходом импульса управления включается.

При этом собирается цепь: якорь 10, обмотка возбуждения 15, зашунтированная тиристорами 11, 13, 12, 14, тиристор 3, диод 8. Ток в этой цепи увеличивается со скоростью, определяемой в основном электромагнитной постоянной времени якоря 10, до величины, определяемой э. д. с. вращения. Ток якоря 10 с этой скоростью нарастает, пока не сравняется по величине со спадающим током в обмотке возбуждения 15. Начиная с этого момента, собирается новая цепь: якорь 10, тиристор 12, обмотка возбуждения 15, тиристоры 13, 3, диод

8, якорь 10. Тиристоры 11, 14 будут находиться под обратным напряжением, равном падению напряжения на обмотке возбуждения 15, и восстанавливают свои запирающие свойства.

При этом двигатель работает в режиме динамического тормо>кения с различным возоуждением: в начале, пока ток якоря возрастает, в режиме независимого возбуждения (ток в обмотке возбуждения спадает по тиристорам 11, 13 и 12, 14 и не зависит от э. д. с. вращения), а затем в режиме самовозбужден.

В начале следующего интервала паузы отключается тиристор 3, а ток протекает в источник питания по цепи: якорь 10, тиристор

12, обмотка возбуждения 15, тиристор 13, диод 5, источник питания 9, диод 8, якорь 10.

В начале следующего интервала импульса включается тиристор 3, и происходит динамическое торможение с самовозбуждением по цепи: якорь 10, тиристор 12, обмотка возбуждения 15, тиристор 13, диод 8, якорь 10. При снижении скорости, когда рекуперация энергии невозмо>кна, переходят в режим динами l0cKoI тормо>кения с самовозбуждением до полной остановки. При этом относительная продол>кительность включения тиристора 3 близка или равна единице.

При вращении «назад» постоянно включенными будут тиристоры 2, 12, 13, а тиристор 3 периодически переключается с заданной отно сительной продолжительностью включения.

Тиристоры 1, 4, а также тиристоры 11, 14 будут постоянно закрыты. Пуск н регулирование скорости осуществляется также, как и при вращении вперед. Собираются аналогичные цепи на интервалах паузы и импульса, только

547022 участвуют соответствующие элементы устройства. Переход в режим рекуперативного торможения аналогичен, только участвуют соответствующие элементы устройства.

Описанные режимы работы не являются единственными для предложенного устройства. Работа устройства возможна и при симметричном, поочередном и других законах управления.

Данное устройство позволяет на интервале паузы получить общую цепь спадания тока через последовательно включенные обмотку возбуждения и якорь электродвигателя, благодаря чему уменьшается амплитуда пульсаций тока якоря в реверсивной импульсной схеме регулирования. Это устройство позволяет в реверсивных схемах с импульсным управлением отказаться от двигателей специального исполнения (с двумя обмотками якоря или возбуждения) и получить тормозные режимы без использования контактной коммутирующей аппаратуры в силовой цепи.

Формула изобретения

Импульсное реверсивное бс«контактное устройство управления двигателем последовательного возбуждения, включенным в общую диагональ тиристорного и диодного мостов, отличающееся тем, что, с целью уменьщения амплитуды пульсаций тока якоря и обеспечения тормозных режимов, в диагональ

10 основного реверсивного моста последовательно с обмоткой якоря электродвигателя введен дополнительный тирпсторный мост, на выходе которого включена обмотка Возбуждения электродвигателя.

15 Источники информации, прпнятыс во внимание при экспертизе:

1. Лвторское свидетельство СССР М 289487, М Кл H 02Р 5/16, 1968.

2. В. Г. Каган, Г, В. Лебедев, Л. И. Мали"0 нпн. «Полупроводниковые системы с двигателями последовательного возбуждения», М,, «Энергия», 1971 (прототип).

1)47022 ю, ь з

Фиг Г!

1 (! ()

1 12 13 г (75 Iyd) )г 4з

7/ ) 1

1

Фиг. д

Г!одписное

ЦНИИПИ Заказ 336/14 Изд. № 189 Тира>к 899

ТааоГ1) Я )иа, IIP. Са111 II083, о