Устройство для регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока

 

Щ А. й., < ...,,. .Ijt ..т (.. я

О И C""А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii 728203

J .м

"" / . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 21.07.77 (21) 2508331/24-07 (5! )М. Кл. с присоединением заявки ¹

Н 02 P 5/16. Гаоудеротевииый комитет

СССР (23) Приоритет (53) УД К621.316. .718.5 (088.8) ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.04.80. Бюллетень ¹

Дата опубликования описания 18.04.80 (72) Авторы изобретения

А. Г, Альмухамедов и Ю. В. Вейценфельд (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ ВРАШЕНИЯ ЗЛЕ КТРОДВИГАТЕЛЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

l

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для регулирования и стабилизации скорости элек. тродвигателя постоянного тока.

Известно устройство для управления и стабилизации скорости вращения двигателя постоянного тока 11), использующее противоэдс якоря,. в котором в .качестве регулятора применен магнитный усилитель, управляемый транзисторным усию лителем.

Недостатками этого устройства являются сложность схемы, наличие нестандартных деталей, большие габариты и вес.

Наиболее близким по технической сущ ности к изобретению является устройство для регулирования скорости электродвигателя постоянного тока (2), содержащее выпрямитель, нагруженный на обмотку возбуждения, соединенные последовательно якорь двигателя и тиристор и релаксационный генератор на полупроводниковом переключающем приборе с зарядным конденсатором, включенным через реостатрегулятор скорости и диод параллельно тиристсру, В нем ток якоря регулируется автоматически в соответствии с нагрузкой на валу двигателя и заданной скоростью дви гателя путем отсечки тока якоря тиристором, включение которого в соответствующие моменты времени производится релаксационным генератором. В качестве переключающего прибора релаксационного генератора использован кремниевый односторонний ключ,а заряд конденсатора осуществляется через реостат - регулятор скорости разностью напряжений на выходе выпрямителя и противоэдс якоря.

Недостатком этого устройства является невысокая точность регулирования, проявляющаяся в существенной зависимости скорости двигателя от напряжения сети и нагрузки на его валу.

Белью изобретения является повышение точности регулирования скорости вращения элекчродвигателя постоянного тока, 7282

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены резисторы, формирователь напряжения, выполненный в виде мостовой схемы, подключенной к выпрямителю, и согласующий каскад, вход которого соединен через резисторы с диагональными точками мостовой схемы, а выход - с цепью питания релаксационного генератора. При этом одна ветвь формирователя напряжения выполнена в f0 виде резистора, шунтированного обратньп4 диодом, и последовательного конденсатора, а одно плечо другой ветви моста, шунтированное дополнительным конденсатором, выполнено в виде мостовой схемы, одно плечо которой образовано резйстором и стабилитроном, другое — двумя резисторами, а диагональ - потенциометрами, выход одного из которых соединен через дополнительный диод с зарядным конден- Л . сатором релаксационного генератора, а в другое плечЬ другой ветви: формирователи напряжения введен резистор.

На.фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства для регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока; на фиг, 2диаграмма напряжений в характерных точках схемы.

Устройство содержит выпрямитель на диодах 1-4, к выходу которого подключены обмотка возбуждения 5 и формирователь напряжения, выполненный на элементах 6-18. Выходы формирователя через диод 19 и согласующий каскад 20 соеди- З> иены с релаксационным генератором, выполненном на элементах 21-25 . Якорь двигателя 26 подключен к выпрямителю через тиристор 27, 4О

Устройство работает следующим образом, Напряжение, подаваемое на якорь двигателя, регулируется путем изменения фазы включения тиристора 17- релаксаци45 онным генератором на однопереходном транзисторе (ОПТ) 22. ОПТ заперт до тех пор,пока напряжение на его эмиттере .меньше напряжвния включения, составляю щего около 70% от межбазового наприЫ женин (кривая 28 на фиг, 2). В начале каждого полупериода тиристор 27 заперт, а конденсатор 23 заряжен до напряжения на средней точке потенциомет а 10, которое должно быть меньше„чем напряжение включения ОПТ. Напряжение на запертом тиристоре представляет собой разность между напряжением на выходе mrпрямителя и протюоэдс якоря (кривая

03

29 на фиг. 2). Это напряжение прилоиэно к цепи, образованной элементами 2325, и после того как оно сравняется с напряжением на конденсаторе 23 (кривая

30,момент 6.,на фиг. 2),последний начинает заряжаться, Скорость его заряда определяется положением движка реостата регулятора скорости 24 и напряжением на тиристаре,а форма напряжения близка к косинусоиде.

Когда напряжение на конденсаторе 23 достигнет уровня отпирания ОПТ (кривая

31 на фиг, 2), сопротивление участка эмиттер-база ОПТ падает почти до нуля и конденсатор 23 разряжается через резистор 21, создавая на нем положител ный импульс напряжения, отпирающий тиристор 27. При открытом тиристоре напряжение выпрямителя оказывается приложенным к якорю двигателя (заштрихованный участок 32 на фиг. 2), При увеличении нагрузки на валу дви гателя его скорость, а следовательно, и противоэдс якоря падает. В результате увеличивается скорость заряда конденсатора 23, тиристор отпирается. раньше,и ток якоря возрастает, увеличивая момент на валу двигателя, компенсирующий рост нагрузки. Степень возрастания тока якоря при этом (коэффициент усиления контура регулирования) определяется величиной угла, под которым сходятся кривые

30 и 31 на фиг. 2. Чем он меньше, тем больше коэффициент усиления. Из этого следует, что для увеличения коэффициента усиления межбазовому напряжению нужно придать форму, близкую к напряжению на конденсаторе 23, Поскольку ОПТ не может работать при межбазовом напряжении„меньшим определенного предела, оно должно иметь форму косинусоиды "на пьедестале . Такого же типа напряжение должно быть и .на зарядном конденсаторе

23. Требуемая форма этих напряжений обеспечивается формирователем напряжения, выполненным на. элементах 6-18.

Межбазовое напряжение требуемой формы образуется путем суммирования на входе согласующего каскада 20 постоянного напряжения с конденсатора 6 и напряжения косинусоидальной формы с конденсатора 15, получаемого при его заряде через резистор 14 напряжением выпрямителя (кривая 29 на фиг. 2) и периодическом ряэряде через диод 16 в момент спада этого напряжения до нуля.

Согласующий каскад 20 необходим для исключения влияния межбазового сопротиь5 . 7282 ленин ОПТ на формирователь напряжения..

Исходное напряжение (" пьедестал" ) на конденсаторе 23 (кривая 30 на фиг. 2) создается путем его заряда через диод

19 напряжением с потенциометра 10. для сохранения номинальной скорости двигатели при изменении напряжения сети необходимо отпирать тиристор несколько раньше, если напряжение уменьшилось, или позже, если оно увеличилось. Эту за- 1о дачу решает вторая мостовая схема, выполненная на элементах 7-10, 12, 13, имеющая в одном иэ плеч стабилитрон

13, путем полной или частичной (в зависимости от установленной скорости) стабилизации исходного напряжения на конденсаторе 23.

Введение в устройство такого формирователя напряжения и согласующего каокала существенно повышает точность ре- 20 гулирования скорости электродвигателя, сведя до минимума ее зависимость от нагрузки на валу двигателя и напряжения сети. Формула изобретения

1. Устройство дла регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащеевыпрямитель, под-30 ключенный к обмотке возбуждений электрсь. двигателя, соединенные последовательйо якорь двигателя и тиристор, и релаксаци"онный генератор, выполненный на полупроводниковом переключающем элементе с 35

03 зарядным конденсатором, включенным че» рез регулятор скорости и диод параллельно тиристору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования скорости, в него введены резисторы,фсрмирователь напряжения, выполненный в виде мостовой схемы, подключенной к выпрямителю, и согласующий каскад, вход которого соединен через резисторы с диагональными точками мостовой схемы, а выход —.с цепью питаниа релаксационного генератора.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с а тем, что одна ветвь формирователя напряжения выполнена в виде резистора, шунтированного обратным диодом, и последовательного конденсатора, а одно плечо другой ветви, шунтированное дополнительным конденсатором, выполнено в виде мостовой схемы, одно плечо которой образовано резистором и стабилитроном, другое - двумя резисторами, а диагональ - потенциометрами, выход одного из которых соединен через дополнительный диод с зарядным конденсатором релаксационного генератора, в другое плечо другой ветви формирователи йапряжениа введен резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

163667, кл. Н 02 P 5/12, 1964.

2. Тиристоры. Технический справоч ник. Под ред. В. Н. Лабунцова. Пер. с англ. М., "Энергия", 197 1, с. 255, рис. 10-5.

728203

Iu8. 2

Составитель В. Самскин

Редактор Т. Юрчикова Техред И. Астапош; Корректор И. Муска

Закаэ 1149/51 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул,Проектная, 4