Реверсивный электропривод

 

1i Ц 7527I3

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.11.76 (21) 2421758/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) М. Кл з

Н 02Р 5/16

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 621.316.718.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Пожидаев, В. П. Шорин, В. В. Омельченко и М. И. Прокопенко (71) Заявитель (54) РЕВЕРСИВНЫй ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электроприводам.

Известны реверсивные электроприводы, содержащие электродвигатель постоянного тока, обмотка якоря которого включена в диагональ транзисторного моста, подсоединенного другой диагональю к зажимам источника питания (1).

Известны также реверсивные электроприводы с мостовыми транзисторными усилителями, выполненными на транзисторах разной проводимости, причем базы транзисторов противоположных плеч моста соединены между собой через резистор и эмиттер-коллекторный переход управляющего транзистора, а базы обоих управляющих транзисторов подключены к зажимам источника сигнала управления (2). Это устройство по решаемой технической задаче и технической сущности является наиболее близким к изобретению.

Недостатком известных р евер сивных электр оприводов, использующих транзисторные мосты, является пониженная надежность из-за больших бросков тока (равных почти удвоенному значению пускового тока) при работе привода в режиме реверсирования с относительно повышенной частотой переключения.

Целью изобретения является повышение

2 надежности и коэффициента использования транзисторов моста по мощности.

Поставленная цель достигается тем, что электропривод снабжен двумя дополнительными транзисторами, коллектор, эмиттер и база каждого из которых соединены соответственно с базой, эмиттером и через резистор с коллектором одного из пары транзисторов моста, соединенных с одним

10 выводом источника питания.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема электропривода; на фиг. 2 — временные диаграммы, характеризующие работу электропрнвода.

15 Электропривод содержит электродвигатель постоянного тока с обмоткой якоря 1 и обмоткой 2 возбуждения. Обмотка якоря

1 электродвигателя включена в диагональ моста, образованного транзисторами 3 — 6

20 и подключенного второй диагональю к выводам 7 и 8 источника питания. Базы транзисторов 3 и 4 через диоды 9 и 10 соответственно соединены с зажимами 11 и 12 источника управляющего сигнала, а через

25 эмиттер-коллекторные переходы управляющих транзисторов 13, 14 и резисторы 15, 16 — с базами транзисторов 6 и 5 противоположных плеч моста. Параллельно силовым переходам транзисторов 3 и 4 включерр ны в обратном направлении диоды 17, 18.

752713

Базы транзисторов 13 и 14 непосредственно соединены с зажимами 11, 12 источника управляющего сигнала, а параллельно их база-эмиттерным переходам в непроводящсм направлении включены диоды 9 и 10.

База-эмиттерный переход каждого из транзисторов 5 и 6 шунтируется коллекторlIo-эмпттерным переходом дополнительных транзисторов 19 и 20, базы которых через резисторы 21, 22 соединены с коллекторами транзисторов 5 и 6 соответственно. С целью термостабилизации и исключения режима работы транзисторов 19, 20 с оборванной базой параллельно их управляющим переходам включены резисторы 23 и

24. Эмпттер-базовые переходы транзисторов 3 и 4 шунтпрованы диодами 25 и 26.

Работает устройство следующим образом.

При наличии напряжения питания на зажимах 7 и 8 и отсутствии на зажимах 11 и 12 управляющего сигнала все транзисторы закрыты и ток в цепях схемы практически отсутствует.

Прй появлении на зажимах 11, 12 управляющего сигнала с полярностью, показанной на фиг. 1 без скобок, транзисторы 4, 14 откроются, поскольку управляющий сигнал обеспечивает создание базового тока в пх управляющих переходах по цепи: зажим

12, диоды 9, 25, последовательно соединенные эмиттер-базовые переходы транзисторов 4, 14, зажим 12. Падение напряжения па диодах 9, 25 обеспечивает подпор и надежнос закрытие транзисторов 13 и 3. Состояние полной проводимости транзистора

14 обеспечивает последовательное включение через ограничительный резистор 16 управляющих переходов силовых транзисторов 4 и 5, включенных в противоположные плечи моста. Следовательно, одновременно с транзистором 4 открывается транзистор 5, что обеспечивает пуск и рабочий режим электродвигателя при рассматриваемой полярности управляющего сигнала.

Одновременно при открывании транзистора

4 через резистор 22 открывающий потенциал подается на управляющий переход дополнительного тр анзистор а 20. Режим тр анзистора 20 определяется соотношением величин сопротивлений резисторов 22 и 24, образующих потенциометрический делитель в цепи его базы, и устанавливается близким к насыщению при действии на указанном делителе напряжения, равного напряжению источника питания; при этом на коллекторно-эмиттерном переходе транзистора 20 падение напряжения составляет единицы вольт. Однако в рассматриваемом случае в силу закрытого состояния транзистора 13 коллекторная цепь транзистора 20 и соединенная с ней непосредственно базовая цепь транзистора 6 обесточены, вследствие чего открытое состояние транзистора 20 в этом случае лишь исключает режим оторванной

1О .5

65 базы транзистора 6, и последний находится в закрытом состоянии. При этом транзистор 19 будет заперт, так как его база и эмиттер имеют практически один и тот же потенциал (сопротивление резистора 21 на

2 — 3 порядка больше сопротивления резистора 23).

Описанное состояние системы устойчиво до тех пор, пока не изменится полярность сигнала управления. В момент изменения полярности управляющего сигнала (этому соответствует полярность, указанная на зажимах 11, 12 в скобках) ранее открытые транзисторы 4, 14, 5 закроются. Откроются транзисторы 13, 3. Образуется контур динамического торможения электродвигателя: правый (по схеме) зажим якорной обмотки 1, диод 18, силовой переход открытого транзистора 3, левый зажим обмотки якоря. При этом транзистор 20, базовая цепь которого находится под воздействием суммы ЭДС обмотки якоря и напряжения источника питания, будучи в режиме глубокого насыщения, надежно шунтирует управляющий переход транзистора 6, удерживая его в закрытом состоянии до тех rrop, пока сумма ЭДС и напряжения питания, уменьшающаяся в процсссс торможения якоря, не станет такой, что "ðàíçèñòîð 20 выйдет из насыщенного состо:. пя. Увеличение сопротивления коллекторно-эмиттерного перехода транзистора 20 приведет к появлению базового тока транзистора 6 и его открытию. Это будет уменьшать потенциал, действующий в цепи управления транзистора 20. Благодаря обратной связи через резистор 22 процесс развивается лавинообразно. Вследствие триггерпого эффекта транзистор 6 переходит в полностью открытое состояние, а транзистор 20 в закрытое. Происходит реверс привода. Изменение полярности по обмотке якоря 2 двигателя 3 при открытии транзистора 6 не изменит состояния транзисторов 19 и 5.

Транзистор 5 будет оставаться закрытым, так как ток его базы равен нулю, а транзистор 19 откроется и своим силовым переходом соединит обесточенную базу транзистора 5 с эмиттером.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы изменения тока 1 и скорости и электродвигателя в процессе периодического реверсирования. Там же обозначены U — напряжение сигнала управления; I», I значения бросков тока при пуске и при динамическом торможении двигателя; 1р— значение броска тока двигателя, который был бы в режиме прямого противовключения.

Из диаграммы (см. фиг. 2, б) видно, что за один цикл реверса привода имеет место два броска тока. Вначале двигатель тормозится динамическим способом, бросок тока при котором не превышает тока пуска

1,» а затем происходит реверс, величина

752713 броска тока при котором зависит от настройки системы.

Длительность временного интервала между началами первого и второго бросков тока определяется величиной сопротивлений резисторов 21 и 22. С ростом последних указанный интервал сужается, а амплитуда второго броска тока растет.

Таким образом, в предложенном устройстве при смене полярности сигнала управления (У ) двигатель сначала переходит в режим динамического торможения, а затем, когда скорость значительно снизится, автоматически переходит в режим противовключения. В результате броски тока в процессе реверсирования значительно меньше (почти в 2 раза) бросков тока, имеющих место в обычных реверспвных электроприводах при непосредственном протпвовключении (на фиг. 2, б пунктирной линией для сравнения показана кривая тока двигателя при реверсе прямым протпвовключением).

Указанное свойство предложенного электропривода, а именно свойство автоматически ограничивать броски тока при реверсировании, позволяет существенно повысить надежность привода и коэффициент использования силовых транзисторов по мощности, а также снизить уровень пульсаций тока в источнике. Время реверса двигателя при этом несколько увеличится, что видно из кривой, приведенной на фиг. 2, в.

Для обеспечения нормальной работы схемы электропривода в широком диапазоне рабочих температур, т. е. для термостабильности свойств и характеристик, в базовые цепи транзисторов 19, 5 и 6, 20 целесообразно включить диоды и резистор.

Формула изобретения

Реверсивный электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока с обмоткой якоря, включенной в диагональ транзисторного моста, выполненного на

IO трапзпсторах разной проводимости, подключенного второй диагональю к источнику питания и соединенного с источником сигнала управления базамн двух управляющих транзисторов, эмпттер каждого из

15 которых соединен с базой транзистора соответствующего плеча моста, зашунтированного в обратном направлении диодом, а коллектор через резистор — с базой транзистора противоположного плеча, от2О лпчаюшпйся тем, что, с целью повышения надежности и коэффициента использования транзисторов моста по мощности, он снабжен двумя дополнительными транзнсторамп, коллектор, эмпттер и база каждого пз которых соединены соответственно с базой, эмпттером и через резистор с коллектором одного пз пары транзисторов моста, соединенных с одним выводом псточпика питания.

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лахтадырь И. С. Системы управления электроприводом постоянного тока на транзисторах. Киев, «Техника», 1964, с .81 — 83, 35 рис. 32.

2. Патент США № 3480849, кл. 318 — 257 (Н02р), 1969.

752713

Составитель В. Кузнецова

Редактор А. Куприкова

Корректор А. Галахова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1464/11 Изд. № 406 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раугиская иаб., д. 4/5