Устройство для управления электродвигателем постоянного тока
О П И С А Н И Е 74876О
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалнстнческих
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 l ) Дополнительное к а вт. с внд-ву— г (22) Заявлено 21,03,78 (21 ) 259241 1/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (5 I ) М. Кл.
Н 02 Р 5/16 йаудврстввнный комитет СССР (23) Приоритет—
Опубликовано 15.07.80. Бюллетень № 26 аа делам изобретений и аткрытнй (53) УДУ 621.81а .2.58 (088.8) Дата опубликования описания 18.07.80 (72) Автор изобретения Г, Г. Магазинник
Горьковский политехнический институт им. А. A. Жданова (7I) Заявитель — а ".:с. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам: для управления электродвигателем постоянного тока.
Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока с выходным каскадом релейного усилителя на тиристорах (1) .
Недостаток указанного устройстваавтоколебательность.
Наиболее близким по технической сущто ности является устройство для управле ния электродвигателем постоянного тока, содержащее реверсивный мостовой тиристорйый преобразователь, выход которого
15 подключен к обмотке якоря двигателя, и блок реверсирования 21.
Недостаток данного устройства заклю» чается в том, что включение и реверс двигателя сопровождаются большими токами, кратность которых по отношению к номинальному току двигателя тем выше, чем больше мощность привода, так как с увеличением мощности двигателя умень2 щается относительное сопротивление обмотки якоря.
Указанный недостаток обусловлен тем, что в релейном приводе включение цвигателя производится сразу на полное напряжение источника. Ограничить пусковой и тормозной ток можно снижением напряжения питания, что и сцелано в прототипе, но это приводит к пропорциональному недоиспользованию двигателя по мощности, Бель изобретения » ограничение пус-, ковых и тормозных токов двигателя на любом желаемом уровне и при полном использовании двигателя по мощности, Поставленная цель достигается тем, что в цепь питания преобразователя включен последовательно конденсатор, управляющий электрод и катод тиристоров катодных групп шунтированы диодами, подключенными анодами к катодам тиристоров, управляющий электрод и катод тиристоров анодных групп шунтированы последовательной цепочкой из двух диодов и резисто3 74 ра, шунтированного конденсатором, причем анод первого диода подключен к катоду тиристора, катод второго диода - к
"резйстору, второй зажим которого соединен с управляющим электродом тиристора, общая точка двух упомянутых диодов соединена с управляющим электродом другого тйристора одноименной фазы в одном из плеч каждого моста через униполярный ключ блока реверсирования и цепочку из двух встречно»параллельных ветвей, каждая из которых содержит последовательно соединенные диод и динистор.
На чертеже представлено устройство для управления электродвигателе л постоянного тока, выполненное согласно изобретению.
Схема содержит мотор 1 постоянного тока независимого возбуждения, якорь которого подключен к цепи выпрямленного тока реверсивного тиристорного преобразователя. Преобразователь состоит их двух однофаэных мостовых выпрямителей 2 и 3, собранных по встречно параллельной Чхеме и питакнцихся or сети переменного тока через последовательно включенный в один из проводов конденсатор 4.
Управляющие электроды и катоды тиристоров с общими катодами, входящих в состав выпрямителя 2, шунтированы диодами 5; Управляющие электроды и катоды тиристоров с общими анодами этого же вь".прямителя шунтированы последовательно включенными диодами 6,7 и резистором 8, параллельно которому подключен конденсатор 9. Между управ« ляющими электродами тиристоров с общими катодами и общей точкой диодов
6, 7 в одном плече моста включена цейь, содержащая встречно параллельно соединенные диод 10, динистор 11, и диод 12, динистор 13, а также первый замыкающий контакт 14 герконного реле 15, ф ".: ..:..:- : .11»:
В другом плече выпрямителя 2 ана логййное соединение BbllfoëíåHî через эамыкаюший контакт 16 этого же герконного реле и токоограничивающий резистор 17. Бени упраыения выпрямителя 3 идентичны цепям управления выпря мйтеля 2. Контакты 18 и 19 управляются от герконного реле 20. Катушки герконных реле 15 и 20 цодключены к вы" - " ходу трехпоэиционного реверсивно1 о транзисторного реле 21. Ко входу реле 21 через регулируемый резистор 22 и конденсатор 23 подключено реле 24, идентич ное по схеме и характеристикам с реле
21. Питание обоих реле осушествлено постоянным напряжением 12 В от блока питания 25. Вместо герконнык реле к выходу реле 21 могут быть подключены, например, входы оптроннык тиристоров.
Оптронные тиристоры в этом случае могут быть (совместно с диодными мостами) использованы вместо контактов
14, 16 и 18, 19.
10
Устройство работает следующим образом.
При отсутствии сигнала на входе реле 24 напряжение на его выходе равно нулю, поэтому реле 21 тоже выключено и катушки 15, 20 герконных реле обесточены. Контакты 14, 16 и 18, 19разомкнуты, следовательно все силовые тиристоры заперты и мотор 1 выключен.
Появление на входе реле 24 сигнала любой полярности вызывает включение реле 24 и реле 21. Так как оба реле реверсивные, то, в зависимости or поляр25 ности входного сигнала, под напряжением оказывается катушка 15 или 20 герконных реле, Пусть напряжение подано на катушку 15; Тогда замыкаются . контакты 14, 16 и в зависимости от полярности напряжения сети в данный
30 момент времени включается одна из диагональных пар тиристорного выпрямителя 2. Заметим, что включение тиристоров происходит лишь когда мгновенное значение напряжения, питаю.цего преоб35 разователь, больше напряжения переклю- чения динисторов 11, 13. При переключении динистора, например, 11, ток, отпирающий диагональную пару тиристоров, проходит по цепи диод 6 - динистор 1140 ключ 14 - управляющий переход первого тиристора - диод 5 (нижний) - ключ 16резистор 17 - диод 7 (нижний) - резистор 8 и конденсатор 9 — управляющий
45 переход второго диагонального тиристора - минус сети. После смены полярности сетевого напряжения аналсгичным образом включается вторая пара тиристоров, а конденсатор 9 (- ижний) разряжается на резистор 8 и, таким образом, 50 подготавливается к следующему циклу.
Пока замкнуты контакты 14, 16,к якорю мотора 1 приложено выпрямительное напряжение. Мотор разгоняется, причем
55 пусковой ток et o ограничен реактивным сопротивлением конденсатора 4. В зависимости от емкости конденсатора ток . может быть ограничен на любом желаемом уровне.
5 7487
При уменьшении входного сигнала до величины меньшей, чем напряжение выключения реле 24, последнее выключается,и конденсатор 23, ранее заряженный цо напряжения, равного падению напряжения на резисторе 22, начинает разряжаться по двум параллельным цепям: через резистор 22 и через сопротивление выхода реле 24 и входа реле 21 ° Током разряда конденсатора реле 21 реверсируется. 10
В результате на время, близкое к времени разряда конденсатора 23, герконное реле 20 оказывается включено и его контакты 18, 19 камкнуты. Происходит: включение выпрямителя 3 и торможение мотора 1 противовключением, Тормозной ток мотора ограничен сопротивлением конденсатора 4 и в пределе - при торможении с холостого тока. Благодаря наличию динисторов 11, 13 переключение 20 диагональных тиристоров моста происхо- . дит при достаточно большом коммутируюи.ем напряжении, что обеспечивает четкую коммутацию тиристоров и предотвращает короткое замыкание двигателя через два тиристора, подключенных к одной фазе моста, При отсутствии динисторов тиристорный выпрямитель эквивалентен неуправляемому диодному мосту, коммутация проискодит в точках перехода напряжения через нуль, т. е. при малом коммутирующем напряжении.
В режиме противовключения к мосту, кроме напряжения сети, приложено напряжение двигателя в проводящем для моста направлении, поэтому при коммутации в точках перекода напряжения питания через нуль произошло бы одновременное отпирание двух тиристоров одной фа- 40 зы с последующим коротким замыканием двигателя. Такой режим недопустим, так как ток торможения идет, минуя конден» сатор 4 и может достигнуть недопустимой величины. Время торможения противовклю- 45 чением регулируется резистором 22 и изменением сопротивления резистора, время разряда конденсатора 23 подбирается таким, чтобы за это время мотор
1 успел остановиться.
so
При смене полярности входного сигнала включается катушка 20 герконного реле, замыкаются контакты 18, 19 и . пуск привода проискодит аналогично описанному.
Следует отметить, что при кратковременных включениях привода скорость двигателяя не достигает номинальной. Конден60 6 сатор 23 при этом также не успевает зарядиться цо максимального напряжения, поэтому время его разряда, а значит и время торможения противовключением уменыпается. Та!;им образом, схизма обладает свойством самонастройки: чем меньше скорость привода в начале торможения, тем меньше и время его противовключения, Наличие в силовой цепи конденсатора
4 придает преобразователю свойства источника тока: цаже при коротком замыкании или заклинивании двигателя ток не может превысить величины гце V - напряжение питающей сети, (. ьК= < - проводимость конденсатора (подобранная из условий ограничения тока).
Полупроводниковые реле 21 и 24
:обираются из двух типовых релейных элементов серии, например, Логика-T (Т-202), Работа только в ключевом режиме всех элементов управления предопределяет высокую надежность и малые, потери в схеме.
В классических системах импульснофазового управления тиристорными преобразователями отпирающие импульсы тока подаются на управляющие электроды тиристоров от постороннего источника, что не только усложняет схему, но и затрудняет работу привода в режимо прерывистых токов, (при малой нагрузке или на холостом ходу) отпирающие импульсы могут подаваться в моменты времени, когда на анодах тиристоров отрицательное напряжение.
В предлагаемой схеме источником отпирающик импульсов является напряжение на силовых тиристорах, что обеспечивает появление отпирающих импульсов только при положительном анодном напряжении тиристоров и устойчивую работу привода в режиме прерывистых токов. .Йинисторы 11, 13 (и аналогичные динисторы в выпрямителе 3) должны выбираться на напряжение переключения меньшее, чем амплитуца питающего мосты напряжения при пусковом токе двигателя. Причем, чем меньшее напряжение переключения динисторов, тем выше максимальное выпрямленное напряжение на якоре двигателя, что создает возмож7 7487 йость установки максимальйой скорости привода в зависимости от требований технологии и согласования выпрямленноl o напряжения преобразователя с номинальным напряжением двигателя.
В отличие от классических регулируемых электроприводов в предлагаемой
cieMe не требуется раздельное управ .ление выпрямительнь1ми мостами с токовой блокировкой; возникающий между 10 мостами ток (в момент переключения мостов) ограничивается" конденсатором 4, и, в теченйе полупериода напряжения се.ти, спадает до нуля.
В прототипе указанная задача решена is примененйем реверсивного усилителя с искусственной коммутацией.
В предлагаемой схеме искусственной коммутации (co вспомогательными тиристорами и конденсаторами) нет, что упро- 20 щает привод и повышает его надежность.
Формула изоб ретения — 25
Устройство для управления электродвигатйтем постоянного тока независимого возбуждения, содержащее реверсивный мостовой тиристорный преобразователь, выход которого подключен к обмотке яко- 30 ря двигателя, и блок реверсирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целЬю ограничения пусковых и тормозных
60 8 токов двигателя на заданном уровне в цепь питания преобразователя включен. последовательно конденсатор, управляющий электрод и катод тиристоров катодHbIx групп шунтированы диодами, подключенными анодами к катодам тиристоров, управляющий жектрод и катод тиристоров анодных групп шунтированы Йоследовательной цепочкой иэ двух диодов и ре-. зистора,шунтированного конденсатором, причем анод первого диода подключен к катоду тиристора, катод второго диодак резистору, второй зажим которого соединен с управляющим электродом тиристора, общая точка двух упомянутых диодов соединена с управляющим электродом другого тиристора однойменной фазы в одном из плеч каждого моста через униполярный ключ блока реверсирования и резистор, а в другом плече - через униполярный ключ блока реверсирования и цепочку из двух встречно параллельных ветвей, каждая иэ которых содержит последовательно соединенные диод и ди» нистор.
Источники информации прийятые во внимани при экспертизе
1. Полупроводниковые приборы и преобразовательные устройства, вып. 3, Саранск, 1973, с. 72,рис. 1.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2389103/24-07, 28. 06. 77.
