Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

 

Саюэ Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ о>864568 (б1) Дополнительное к авт. свмд- ву(22) Заявлено 171279 (21) 2853004/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано . 150981.Бюллетень ЙЯ 34

Дата опубликования описания 150981

t5< < К„з

Н 03 К 17/60

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДКб21. 313.. 13 (088 ° 8 ) (72) Авторы изобретения

В.М.Сазонов, A.ß.Исаев-и И.И.Давыдов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к устройствам управления электродвигателями, например, в реверсивных электроприводах лентопротяжных механизмов.

Известен ключевой транзисторный усилитель мощности для управления электродвигателем, содержащий основной и дополнительный идентичные ключи, выполненные на двух транзисторах и трех диодах, первый нз которых включен между коллектором первого и эмиттером второго транзисторов, второй между их эмиттерами, а третий — между эмиттером и коллектором второго транзистора, причем выводы якоря электродвигателя включены между эмиттерами вторых транзисторов ключей, коллекторы которых подключены к потенциальной шине источника питания че- 20 рез обмотку возбуждения электродвигателя, а базы — через резисторы подключены к потенциальной шине питания и непосредственно к коллекторам соответствующих первых транзисторов, эмиттеры которых связаны с общей шиной питания, а базы с выходами источника противофазного напряжения (1).

Однако ключевой усилитель не обеспечивает выключение тока в обмотках 30 двигателя, что не может использоваться в качестве широтно-импульсного регулятора тока в нагрузке и имеет низкий КПД за счет потерь мощности на базовых резисторах.

Наиболее близким по техническай сущности к .предлагаемому изобретению является устройство для реверсирования тока в нагрузке, содержащее мостовую схему из четырех силовых транзисторов, две пары управляющих транзисторов и два входа управляющего сигнала. Мостовая схема через диоды соединена с источником питания, а в одну из ее диагоналей подключена нагрузка, в плечи мостовой схемы подключены дополнительные диоды, с катодами которых соединены коллекторы управляющих транзисторов.

Известное устройство обеспечивает бесконтактное реверсирование тока в нагрузке, а также выключение его при снятии управлякщего сигнала и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока (2 ).

Однако в известном устройстве при снятии управляющего напряжения не происходит замыкания цепи нагрузки, что не позволяет осуществить ускорен864568

55 и: ный останов электродвигателя, за счет рекуперативного торможения.

Цель изобретения — уменьшение времени оотанова электродвигателя при снятии управляющего сигнала и расширение функциональных возможйостей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления электродвигателем постоянного тока, выполненное по мостовой схеме на двух идентичных транзисторнодиодных ключах, каждый из которых содержит первый силовой п-р-п-транзистор, подключенный коллектором к положительной шине питания, а эмиттером с анодом первого диода, катод которого соединен с коллектором второго силового состав- 15 ного п-р-п-транзистора, эмиттер которого соединен с отрицательной шиной питания и с анодом второго диода, катод которого подключен к одному иэ выводов электродвигателя и к эмиттеру первого силового и-р-и-транзистора, база которого соединена через резистор с коллектором второго силового п-р-h-транзистора, а через коллектор-эмиттер согласующего р-и-р- 25 транзистора — к положительной шине питания, введены два управляющих и-р-и-транзистора с резисторами, дополнительный силовой составной.п-р-п-транзистор, два диода, два логических элемента И, инвертор и элемент сложения по модулю два, входы которого соединены с управляющими входами устройства и соответствующими первыми входами логических элементов И, вторые входы которых соединены с выходом элемента сложения по модулю два и входом инвертора, а их выходы подключены к базам соответствующих управляющих и-р-и-транзисторов, эмиттеры которых через резисторы 4g соединены с базами вторых силовых составных п-р-п-транзисторов, а коллекторы — с базами согласующих р-и-ртранзисторов противоположных транрно диодных ключей причем BtiI 45 воды электродвигателя подсоединены к анодам соответствующих дополнительных диодов, катоды которых соединены с коллектором дополнительного силового составного п-р-п-транзистора, эмиттер которого соединен с отрицательной шиной питания, а база — с выходом инвертора, причем третьи входы элементов И соединены с дополнительным управляющим входом устройства.

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого изобретения.

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока выпол- Ц) нено по мостовой схеме на двух идентичных транзисторно-диодных ключах

1 и 2, каждый из которых содержит первый силовой и-р-n-транзистор 3, эмиттер которого соединен через 65 первый диод 4 к коллектору второго силового составного и-р-и-транзистора 5, эмиттер которого соединен с анодом второго диода 6, катод которого соединен с анодом третьего диода 7 и эмиттером первого силового и-р-и-транзистора 3, база которого соединена через резистор 8 с коллектором второго силового составного и-р-и-транзистора и через коллекторэмиттерный переход согласующего р-и-р-транзистора 9 со своим коллектором.

Коллекторы первых силовых и-р-итранзисторов 3 ключей подключены к положительной шине питания 10, их эмиттеры подключены к соответствующим выводам электродвигателя 11. Эмиттеры вторых силовых составных и-р-птранзисторов 5 ключей подключены к отрицательной шине питания 12, а катоды третьих диодов 7 подключены к коллектору дополнительного силового составного и-р-и-транзистора 13, эмиттер которого подключен к отрицательной шине питания 12, а база к выходу инвертора 14. Управляющие входы устройства 15 и 16 подключены ко входам логического сумматора 17 по модулю два и первым входам логических элементов И 18 и 19, вторые входы которых подключены к выходу логического сумматора 17 по модулю два и входу инвертора 14. Выходы логических элементов

И 18 и 19 подключены к базам соответствующих управляющих и-р-и-транзисторов 20 и 21, каждый из которых подключен эмиттером через один из резисторов 22 и 23 к базе второго силового составного и-р-и-транзистора первого ключа, а коллектором непосредственно к базе согласующего р-и-ртранзистора 9 второго ключа. Кроме того, третьи входы элементов И соединены с дополнительным управляющим входом 24.

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока работает следующим образом.

При наличии на обоих управляющих входах устройства одинаковых нулевого или единичного (положительного) сигнала на выходе логического сумматора 17 по модулю два и выходах обоих элементов И сигнал равен нулю, управляющие транзисторы 20 и 21 и силовые транзисторы 3 и 5 закрыты, ток через электродвигатель также равен нулю, а его обмотка замкнута через диодный мост, образованный вторым 6 и третьим 7 диодами ключей 1 и 2 и открытый дополнительный силовой составной и-р-и-транзистор 13, на базу которого поступает единичный (положительный) потенциал с выхода инвертора 14. Когда единичный положительный потенциал присутствует только на одном входе устройства

15, этот потенциал передается через

864568 соответствующий элемент И 18 на базу управляющего транзистора 20, ток которого, определяемый значением единичного потенциала и величиной резистора 22, открывает силовой составной транзистор 5 первого ключа и через согласующий р-n-p-транзистор 9 силовой транзистор 3 второго ключд, обеспечивая протекание тока через электродвигатель 11 в одном направлении. При появлении единичного управ- g ляющего потенциала на другом управляющем входе устройства 16 направление тока в обмотке электродвигателя 11 изменяется на обратное. При. снятии единичного потенциала со входов устройства оба ключа 1 и 2 закры- 15 ваются, а дополнительный силовой транзистор 13 открывается, в замкнутой обмотке вращающегося по инерции электродвигателя возникает ток, вызывающий тормозящий момент и ускоренный оста- 20 нов двигателя. Подавая на дополнительный управляющий вход устройства 24 импульсный широтно-модулированный сигнал, можно осуществлять ШИМ-регулирование тока, протекающего через об- 75 мотку электродвигателя.

В тех случаях, когда подача управляющих сигналов реверса на входы устройства происходит с некоторой временной задержкой друг относительно друга ЗО устройство обеспечивает предварительное торможение двигателя перед подачей реверсирующего тока, что благоприятно сказывается на сроке службы электродвигателя и уменьшает пусковые токи.

Таким образом, устройство для управления электродвигателем постоянного тока позволяет осуществить бесконтактное включение и реверс двигателя, а также ШИМ-регулирование скорости его вращения, а замыкание обмотки двигателя после выключения управляющего сигнала позволяет уменьшить время останова двигателя в 2"3 раза по сравнению с известными устройствами.

Формула изобретения

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, выполненное по мостовой схеме на двух идентичных транзисторно диодных KJII0 55 чах, каждый из которых содержит первый силовой и-р-и-транзистор подключенный коллектором к положительной шине питания, а эмиттером с анодом первого диода катод которого соединен с коллектором второго силового составного п-р-п-транзистора, .эмиттер которого соединен с отрицательной шиной питания и с анодом второго диода, катод которого подключен к одному из выводов электродвигателя и к эмиттеру первого силового п-р-п-транзистора, база которого соединена через резистор с коллектором втор го силового и-р-итранзистора, а через коллектор-эмиттер согласующего р-и-р-транзистора к положительной шине питания, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения времени останова электродвигателя при снятии управляющего напряжения и расширения функциональных возможностей, в него введены два управляющих п-р-и-транзистора с резисторами, дополнительный силовой составной и-р-и-транзистор, два диода, два логических элемента И, инвертор и элемент сложения по модулю два, входы которого соединены с управляющими входами устройства и соответствующими первыми входами логических элементов И, вторые входы которых соединены с выходом элемента.сложения по модулю два и входом инвертора, а их выходы подключены к базам соответствующих управляющих и-р-п-транзисторов, эмиттеры которых через резисторы соединены с базами вторых силовых составных п р-и-транзисторов, а коллекторы — с базами согласующих р-и-р-транзисторов противоположных транзисторно-диодных ключей, причем выводы электродвигателя подсоединены к анодам соответствующих дополнительных диодов, катоды которых соединены с коллектором дополнительного силового составного n-p-п-транзистора, эмиттер которого соединен с отрицательной шиной питания, а база с выходом иивертора, причем третьи входы элементов И соединены с дополнительным управляющим входом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ъ 617842, кл. Н 03 К 17/60, опублик.

1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 660258, кл. Н 30 К 17/66,опублик.

1979.