Устройство для управления бесконтактным электродвигателем постоянного тока

 

> г

Союз Советсккх

Социалнстических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ i>> 743131

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 2803.78 (21) 2594987/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 02 К 29/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 250680. Бюллетень № 23 (53) УДК 621.313. .292 (088.8) Дата опубликования описания 282680

Г.Б. Михайлов, В.Д. Косулин, В.В. Путников и В.A. Прозоров (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ BECKOHTAKTHHN

ЭЛЕКТРОДВHFATEËÅÌ ПОСTOHHHOFО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах малой мощности с бесконтактным двигателем постоянного тока.

Известен бесконтактный двигатель постоянного тока (БДПТ), в котором с целью расширения области использования БДПТ и повышения энергетических показателей в широком диапазоне изменения частот вращения секции обмоток БДПТ при изменении частоты вращения вала двигателя переключаются с последовательного соединения на параллельное. При этом в определенном диапазоне нагрузок и частот вращения, в котором происходит коммутация секций обмоток двигателя с последовательного соединения на параллельное и обратно, .БДПТ обладает свойствами двигателя с последовательным возбуждением (1).

Недостатками такого устройства является ограниченная область применения, так как такое устройство пред- 25 назначено для БДПТ с определенным типом обмотки двигателя. Устройство обладает низкой надежностью, так как в определенном диапазоне частот вращения многократно коммутируются сило 3р вые цепи БДПТ, то есть полный ток, потребляемый двигателем, что вызывает резкое увеличение динамических потерь в силовых переключающих элементах, их перегрев и, следовательно, выход иэ строя полупроводникового коммутатора.

К недостаткам данного БДПТ относится и необходимость поворота осей датчика положения ротора (ДПР) на угол 45 при переключении обмоток с последовательного соединения на параллельное, так как при таком переключении результирующий вектор намагничивающей силы обмоток БДПТ скачкообразно перемещается на угол 45 о по расточке .двигателя, что т>риводит к ухудшению э нергетическ их пок аэ ателей БДПТ.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления бесконтактным двигателем постоянного тока, содержащее канал статической стабилизации частоты вращения вала двигателя, включающий блок статической стабилизации с релейной характеристикой, вход которого подключен к выходу тахогенератора, сочлененного с валом двигателя, блок коммутации, 743131

,включенный.в цепь питания обмоток возбуждения (ОР) ДПР, осуществляющий включение и выключение БДПТ по маломощным цепям питания обмоток возбуждения ДПР (2) .

Напряжение с тахогенератора, пропорциональное частоте вращения вала двигателя, сравнивается с задаваемым в блоке статической стабилизации напряжения V>, определяющим требуемый уровень частоты вращения. Разность этих напряжений преобразуется в блоке статическбй стабилизации и, воздействуя на блок коммутации, осуществляет по цепям питания ОВ ДПР управление скоростью двигателя.

Механическая характеристика, реа- 5 лизуемая данной схемой, имеет боль.шую жесткость, чем естественная механическая характеристика, причем жесткость стабилизированной механической характеристики определяется 2О уровнем пульсаций выходного напряжения тахогенератора (ТГ) и величиной индуктивного сопротивления обмоток двигателя.

Однако данное устройство не позволяет.получить механическую характеристику как у двигателя с последовательным возбуждением, что ограничивает область использования БДПТ в системах, требующих постоянства механической мощности на валу в широком диапазоне частот вращения, то есть диапазоне от частоты вращения, близкой к частоте холостого хода, до частоты вращения, близкой к нулю.

Цель изобретения — обеспечение постоянства механической мощности электродвHIателя в заданном диапазоне частот вращения. указанная цель достигается тем 40 что в устройство для управления бесконтактным электродвигателем постоянного тока введены пороговый элемент, соединенный с выходом тахогенератора, блок отключения канала ограничения 45 потребляемого электродвигателем тока и блок отключения канала статической стабилизации частоты .вращения вала электродвигателя, входы которых соединены соответственно с выходом блока ограничения потребляемого электродвигателем тока и с выходом блока статической стабилизации с релейной характеристикой, а выходы объединены и подключены к управляющему входу блока коммутации, причем управляющий вход блока отключения канала статической стабилизации частоты вращения вала электродвигателя и управляющий вход блока отключения канала ограничения потребляемого электродвигателем ® тока соединены с выходом порогового элемента.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для управления бесконтактным двигателем постоянного то- ка; на фиг. 2 — механическая характеристика БДПТ.

Устройство содержит блок 1 стабилизации с релейной характеристикой, вход которого соединен с выходом тахогенератора 2, сочлененного с валом электродвигателя 3, блок 4 ограничения потребляемого двигателем тока, вход которого соединен с датчиком тока 5, включенного в цепь питания силовых обмоток электродвигателя 3, пороговый элемент б, вход которого соединен с выходом тахогенератора 2, блок 7 отключения канала статической стабилизации частоты вращения вала электродвигателя и блок 8 отключения канала ограничения потребляемого электродвигателем тока, входы которых подключены соответственно к выходам блоков 1 и 4, а выходы объединенЫ и подключены к управляющему входу блока коммутации 9, включенного в цепь питания ОВ ДПР 10, причем управляющие входы блоков 7 и 8 подключены к выходу порогового элемента б.

Устройство работает следующим образом.

При пуске двигателя срабатывает пороговый элемент б, напряжение настройки которого V „ соответствует напряжению с ТГ 2 при частоте вращения и (фиг. 2} и мощности на валу двигателя Рь „ - vnqM, величина которой должна поддерживаться постоянной при изменении частоты врашения. от ncaa до частоты вращения, близкой к холостому ходу. При этом контакты блоков 7 и 9 замкнуты, а контакты блока 8 разомкнуты, блок статической стабилизации не вырабатывает сигнал на управление блоком 9, так как напряжение настройки блока 1 U соответствует частоте вращения nd, при которой мощность на валу двигателя равна Рзд — xnolMa = кп,И . С ростом частоты вращения двигатель работает на участке ed механической характеристики. В точке d, которой соответствует частота вращения пс, вступает в работу блок 1, управляющий блоком 9. При этом двигатель работает на участке dc механической характеристики. Пррр достижении двигателем частоты вращения пс срабатывает пороговый элемент б, по сигналу которого блок 7 отключает канал статической стабилизации частоты вращения вала двигателя, а блок 8 подключает канал ограничения потребляемого двигателем тока. При этом вступает в работу блок 4, напряжение настройки которого Ч„ соответствует потребляемому двигателем току при моменте нагрузки М8 причем мощность на валу двигателя равна Рьо - кп М - кпсМ .

При этом двигатель работает на участке cb механической характеристики.

При дальнейшем уменьшении момента

743131 нагрузки, начиная с точки Ь на механической характеристике, блок 4 прекращает вырабатывать сигнал на управ"вные блоком 9, и двигатель переход т на участок ab механической характеристики. При увеличении момента 5 нагрузки от нуля до пускового работа устройства происходит в обратной последовательности. Уровни настройки блоков 1, 6 и 4 выбираются так, чтобы выполнялись условия 16 и> Мв = n M пвМв

Эти условия соответствуют равенствам площадей on dM, оп сМ, опВЬМВ .(фиг. 2), что определяет принадлежность точек b, cd на механической характеристике двигателя к линии равной мощности.

Данное устройство за счет обеспечения вида механической характеристики (фиг. 2), ограничивающей участки равновеликой площади, позволяет осуществлять регулирование с постоянной мощностью, что в ряде случаев улучшает энергетические характеристики всей системы питания, снижает установленную мощность первичного питания.

Кроме того, оно может использоваться для управления БДПТ с любыми схемами обмоток. Так как управление двига- 30 теля осуществляется по маломощной цепи питания ОВ ДПР, то исключается необходимость коммутации силовой цепи и, следовательно, повышается надежность работы устройства. 5

Структура силовых цепей БДПТ в процессе управления двигателем не изменяется, что исключает необходимость поворота осей ДПР относительно осей двигателя. 40

Формула изобретения

Устройство для управления бесконтактным электродвигателем постоянного тока, содержащее канал статической стабилизации частоты вращения вала электродвигателя, состоящий из блока статической стабилизации с релейной характеристикой, вход которого подключен к выходу тахогенератора, сочлененного с валом электродвигателя, блОка коммутации, включенного в цепь питания обмоток возбуждения датчика положения ротора, и канал ограничения потребляемого электродвигателем тока, включающий блок ограничения потребляемого электродвигателем тока, вход которого подключен к датчику тока, включенному в цепь питания силовых обмоток электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения постоянства механической мощности электродвигателя в заданном диапазоне частот вращения вала электродвигателя, в устройство введены пороговый элемент, соединенный с выходом тахогенератора, блок отключения канала ограничения потребляемого электродвигателем тока и блок отключения канала статической стабилизации частоты вращения вала электродвигателя, входы которых соединены соответственно с выходом блока ограничения потребляемого электродвигателем тока и с выходом блока статической стабилизации с релейной характеристикой, а выходы объединены и подключены к управляющему входу блока коммутации, причем управляющий вход . блока отключения канала статической стабилизации частоты вращения вала электродвигателя и управляющий вход блока отключения канала ограничения потребляемого электродвигателем тока соединены с выходом порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 535876, кл. Н 02 К 29/02, 1976.

2. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И.

Бесконтактные двигатели постоянного тока автоматических устройств. Л., Наука, 1966, с. 111.