Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее трехфазный трансформатор соединенный с трехфазным-диодным выпрямителем и с трехфазным тиристорным выпрямителем, выход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя , отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости вращения, в него введены дополнительный тиристор ,, генератор импульсов, регулятор скорости, выходом подключенный к системе импульсно-фазового управления, соединенньй с управляющими электродами трехфазного тиристорного выпрямителя , тахогенератор, соединенный выходом с первым входом регулятора скорости, релейный элемент, входом соединенный-свторым входом регулятора скорости,, а выходом - с управляющим входом регулятора скорости и с входом генератора импульсов, выход которого подключен к управляющему электроду дополнительного тиристора , анод которого соединен с анодами трехфазного диодного выпрямителя и с одним из выводов якорной ормотки электродвигателя, катод дополнительного тиристора подключец к общей точке, вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а катоды трехфазного диодного выпрямителя соединены с дополнительными отводами каждой вторичной обмотки трехфазного трансформатора. 2. Устройство по п. 1, .о т л и ч а ю щ е е,с я тем, что регулятор скорости состоит -из операционного усилителя,- в цепи .обратной связи которого включены последовательно соединенные резистор ч конденсатор, первого входного резистора,- подключенного к входу операционного усилителя, последовательно соединеннных второго и третьего входных резисторов, поссл ел ледний из которых подключен к входу операционного усилителя и шунтирован полевым транзистором, причем первый |и второй входные, резисторы .образуют соответственно первый, и второй входы регулятора , a затвор поЛевого транзистора - управлямиЕсий вход регулятора .скорости.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (! 9) (I 1) 4(з1) Н 02 P 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fl0 делАм изОБРетений и ОтнРьпъй .ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИП

К ABTOPCKOMY СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ 4% аф Щ (21) 3673002/24-07 (22) 09 ° 12.83 (46) 23.02.85. Бюл.. ¹ 7 (72) В.В.Аржанов и В.А.Бейнарович (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.3 16,718.5(088.8) (56) 1. Динамика вентильного электропривода постоянного тока. Под ред.

А.Д.Поздеева, M., "Энергия", 1975, с. 112-115, рис. 40.

2 ° Авторское свидетельство СССР № 699638. кл. Н 02 P 5/16, 1978. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее трехфазный трансформатор, соединенный с трехфазным-диодным выпрямителем и с трехфазным тиристорным выпрямителем, выход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости вращения, в него введены дополнительный тиристор,, генератор импульсов, регулятор скорости,. выходом подключенный к системе импульсно-фазового.управления, соединенный с управляющими электродами трехфазного тиристорного выпрямителя, тахогенератор, соединенный выходом с первым входом регулятора скорости, релейный элемент, входом соединенный с вторым входом регулятора скорости,, а выходом — с управляющим входом регулятора скорости и с входом генератора импульсов, выход которого подключен к управляющему электроду дополнительного тиристора, анод которого соединен с анодами трехфазного диодного выпрямителя и с одним из выводов якорной о мотки электродвигателя, катод дополнительного тиристора подключен к общей точке. вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а катоды трехфазного диодного выпрямителя соединены с дополнительными отводами каждой вторичной обмотки трехфазного трансформатора.

2. Устройство по п. 1, .о т л и— ч а ю щ е е.с я тем, что регулятор скорости состоит .из операционного усилителя; в цепи .обратной связи которого включены последовательно соединенные резистор.и конденсатор, первого входного резистора,.подключенного к входу оперлциопного усилителя, последовательно соединеннных второго н. третьего входных резисторов, пос- ледний из которых подключен к входу операционного. усилителя и шунтирован полевым транзистором, причем-первый и второй входные. резисторы .образуют соответственно первый.и второй входы регулятора окороети, а затвор поЛевого транзистора. — управляниций вход ф» регулятора скорости.

1141550

Изобретение относится. к электротехнике, а именно к управлению автоматизированными электроприводами постоянного тока, и может быть использовано в широкорегулируемых S электроприводах -подач металлорежущих станков.

Известен электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, регулятор скорости, тиристорный уп- IO равляемый выпрямитель, выход которого подключен к якорю электродвигателя на валу которого установлен датчик скорости (1j.

Недостатком этого электропривода 15 при использовании.малоинерционных и высокомоментных электродвигателей. является большая неравномерность вращения на низких скоростях, что ограничивает диапазон регулирования ско- 20 рости. Это объясняется тем, что при снижении скорости вращения до минимальных значений тиристорный управляе мый выпрямитель. оказывается глубоко эарегулированным с максимальными уг- 25 лами управления, что ведет к возникновению режима прерывистых токов при изменении тока нагрузки от минимального до двухкратного номинального в малоинерционных.двигателях. Наличие широкой зоны прерывистых токов приводит в электроприводе к возникновению субгармонических колебаний и большим пульсациям скорости и тока.

Это вызывает существенное повышение неравномерности вращения и уменьшение диапазона регулирования скоросl ти вращения двигателя.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устрой-4О ство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее трехфазный трансформатор, соединенный с трехфазным диодным выпрямителем, и с трехфазным тиристорным выпрямителем, вход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя j 2), 1

Недостатком известного устройства является. малый диапазон регулирования скорости из-за большой неравномерности вращения на низких ско. ростях, вследствие наличия большой

9Оны прерыВистых тОкОВ и ВОзникно вения низкочастотных субгармоничес,ких колебаний скорости и тока. В мо- 5 менты бестоковых пауз в режиме прерывистого тока в электроприводе под действием момента нагрузки возникают большие падения мгновенного значения скорости двигателя, которые не могут быть скомпенсированы системой управления. При увеличении момента нагрузки в режиме прерывистого тока значительно Возрастает и неравномерность вращения, что существенно ограничивает диапазон регулирования скорости вращения в электроприводе.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования скорости путем уменьшения неравномерности вращения на низких скоростях.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее трехфазный трансформатор, соединенный с трехфазным диодным выпрямителем и с трехфазным тиристорным выпрямителем, выход которого подключен .к якорной обмотке электродвигателя, введены дополнительный тиристор, генератор импульсов, регулятор скорости, выходом подключенный к системе. импульсно-фазового управления, соединенной с управляющими электродами. трехфазного тиристорного выпрямителя, тахогенератор, соединенный выходом с первым входом регулятора скорости, релейный элемент, входом соединенный с вторым входом регулятора скорости, а выходом с управляющим.входом регулятора скорости и с входом генератора импульсов, выход которого подключен к управляющему электроду дополнительного тиристора, анод которого соединен с анодами трехфазного диодного выпрямителя и с одним из выводов якорной обмотки электродвигателя, катод дополнительного тиристора -подключен к общей точке вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а катоды трехфазного диодного выпрямителя соединены с. дополнительными отводами каждой вторичной обмотки трехфазного трансформатора.

Причем регулятор скорости состоит из операционного усилителя, s цепи обратной связи .которого. включены последовательно соединенные резистор и конденсатор, первого входного резистора,.подключенного к входу операционного. усилителя, последовательно соединенных второго и третьего входных резисторов, последний из которых подключен .к входу, операцион1141550

3 ного усилителя и шунтирован полевым транзистором, причем первый и второй, входные резисторы образуют соответственно первый и второй входы регулятора скорости, а затвор полевого 5 транзистора — управляющий вход регулятора скорости.

На чертеже изображена схема устройства для управления электродвигателем постоянного тока. 10

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока содержит трехфазный трансформатор 1, соединенный с трехфазным тиристорным выпрямителем 2, подключенным к выводу 15 якорной обмотки электродвигателя 3, трехфазный диодный выпрямитель 4, регулятор 5 скорости, подключенный к системе 6 импульсно-фазового управления, соединенной с управляющими 20 электродами трехфазного тиристорного выпрямителя 2, тахогенератор 7, соединенный с первым входом регулятора 5 скорости, релейный элемент 8, подключенный входом к второму входу ре- 25 гулятора 5 скорости, а выходом соеди ненный с управляющим входом регулятора 5 скорости и соединенный с входом генератора 9 импульсов, выход которого подключен к управляющему щ электроду дополнительного тиристора

10, анод которого соединен с анодами трехфазного диодного выпрямителя

4 и с одним из выводов якорной обмотки электродвигателя 3 катод до9 35 полнительного тиристора 10 подключен к общей точке вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1, а катоды трехфазного диодного выпрями1теля 4 соединены с дополнительными от- 40 водами от каждой вторичной обмотки трехфазного трансформатора. 1. Регулятор 5 скорости. состоит-из операционного усилителя 11, в цепи обратной связи которого включены последо- 45 вательно соединенные резистор 12 и конденсатор 13, первый входной резистор 14, последовательно соединенные второй 15 и третий 16 входные резисторы, последний из которых подключен к входу, операционного усилителя 11 и шунтироваи полевым транзистором 17, затвор которого -соединен с выходом- релейного элемента 8.

Устройство работает следующим об- 55 разом.

Пусть злектропривод работает при больших задающих. сигналах и на выходе релейного .элемейта 8 сигнал "1".

Этот сигнал поступает на вход генератора 9 импульсов, котбрый вырабатывает импульсы высокой частоты, При этом тиристор 10 постоянно открыт, а якорная обмотка электродвигателя

3 подключена к выходу тиристорного выпрямителя 2 и через открытый тиристор 10 к общей. точке вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1.

Трехфазный диодный выпрямитель 4 закрыт, так.как через открытый тиристор t0 все диоды выпрямителя 4 подпираются напряжением с дополнительI ных отводов трансформатора t. В этом режиме выходной сигнал релейногоэлемента-8 обеспечивает закрытое состояние полевого транзистора 17 и входное сопротивление. регулятора 5 скорости по задающему сигналу будет определяться как сумма- сопротивлений резисторов 15 и 16 Динамический коэффициент -передачи регулятора скорости определяется как отношение сопротивления резистора 12 к сумме сопротивлений резисторов- 15 и 16.

В этом режиме. работы (большие величины задания на скорость) тиристорный выпрямитель 2 работает с максимальным (полным) фазным напряжением и соответственно с максимальным коэффициентом усиления.

Пусть электропривод работает при малых сигналах задания на скорость вращения. В этом случае на выходе релейного элемента 8 сигнал "0" и на выходе генератора 9 импульсов нет.

Тиристор 10 закрыт,и якорная обмотка электродвигателя З.оказывается подключенной к выходу тиристорного. выпрямителя 2 и через диоды трехфазного диодного выпрямителя 4.к дополнительным отводам трехфазного трансформатора 1.

- Тиристорный выпрямитель .2 работает с пониженным фазным.напряжением по сравнeíèþ с режимом больших задающих сигналов на скорость. вращения.

В этом случае. уменьшается коэффициент передачи. тиристорного выпрямителя 2, а для .компенсации. уменьшения коэффициента-передачи -в регуляторе

5 скорости автоматически увеличивается коэффициент усиления за счет шунтирования резистора 16 полевым транзистором 17, когда сигнал на выходе релейного элемента 8 имеет-значение ее ее

0 . При э том сопротивление канала

BHHHQH Заказ 511/43 Тираж 646 Подписное

Филиал ШШ "Патеат", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

f 1141550

"сток-исток" полевого транзистора

17 мало и входное сопротивление по . задающему сигналу. определяется.со противлением резистора 15, а динамический. коэффициент передачи определя 5 ется как отношение сопротивлений резисторов 12 к 15.

В этом режиме существенно уменьшается угол, управления тиристорного выпрямителя, ° что существенно уменьшает зоны прерывистых. токов.и исключает его в режиме, когда электродвигатель нагружен. Все это приводит к уменьшению. пульсации скорости и тока, уменьшению неравномерности вращения на малых скоростях и расширению диапазона регулирования. скорости вращения в электроприводе.