Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для динамического торможения в электроприводах постоянного тока в различных отраслях промышленности. Технический результат заключается в создании устройства, обеспечивающего точность торможения и надежность работы за счет использования для управления управляемым выпрямителем сигнала рассогласования системы автоматической стабилизации ускорения торможения электродвигателя. Для этого устройство содержит управляемый выпрямитель, фильтр, обмотку независимого возбуждения электродвигателя, контактор с одним замыкающим и с одним размыкающим контактами, кнопку “СТОП”, первый вывод которой подключен к одной из фаз источника переменного напряжения, второй вывод кнопки “СТОП” через кнопку “ПУСК” и параллельно подключенный ей замыкающий контакт контактора соединен с первым выводом обмотки контактора, второй вывод которой подключен ко второй фазе источника переменного напряжения, датчик ЭДС вращения, электродвигатель, а также задающее устройство, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход датчика ЭДС вращения через дифференцирующее устройство подсоединен ко второму входу блока сравнения, выход которого подключен к входу управляемого выпрямителя, источник постоянного напряжения через первый и второй дополнительные замыкающие контакты контактора подключен к якорной обмотке электродвигателя независимого возбуждения. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для динамического торможения в электроприводах постоянного тока в различных отраслях промышленности.

Известно устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, которое содержит источник питания, к клеммам которого через ключ и диод подключены якорная обмотка электродвигателя, основной транзистор, эмиттер-коллекторный переход которого через тормозной резистор подключен к якорной цепи электродвигателя, а в базовую цепь включен ограничительный резистор, дополнительный транзистор, через эмиттер-коллекторный переход которого подключена обмотка возбуждения к источнику питания, эмиттер-базовый переход дополнительного транзистора подключен к тормозному резистору, а база основного транзистора через ограничительный резистор соединена с базой дополнительного транзистора. Обмотка возбуждения шунтирована диодом [1].

Однако указанное устройство имеет невысокую точность и низкую эффективность торможения, что связано с отсутствием регулирования тормозного тока в процессе торможения.

Известно устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, которое содержит первый и второй контакты и резистор динамического торможения, подключенные к выводам якорной обмотки электродвигателя, параллельно резистору динамического торможения подключен датчик тока торможения, который выполнен в виде потенциометра, между крайним и средним выводами которого подключены выводы переменного тока первого двухполупериодного выпрямительного моста. Один вывод постоянного тока первого выпрямительного моста соединен с катодом стабилитрона, анод которого через резистор подключен к аноду светодиода оптронного ключа. Катод светодиода соединен с другим выводом постоянного тока первого выпрямительного моста. Тиристор оптронного ключа подключен в цепь управления тиристором, включенным как выключатель в одно из плеч второго выпрямительного моста, выводы постоянного тока которого подключены к обмотке независимого возбуждения электродвигателя. Кроме того, устройство содержит RC-цепь, предназначенную для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения [2].

Однако известное устройство имеет низкую эффективность и невысокую точность торможения, так как не предусмотрено регулирование тормозного тока в процессе торможения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемому изобретению является устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, содержащее управляемый выпрямитель, выход которого через фильтр подключен к обмотке возбуждения электродвигателя, датчик тока включен через замыкающий контакт контактора в якорную обмотку электродвигателя. Кроме того, в него введены кнопки “ПУСК” и “СТОП”, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, формирователь прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом управляемого выпрямителя, блок выборки-хранения, датчик ЭДС и усилитель-ограничитель, а контактор снабжен вторым замыкающим и двумя размыкающими контактами, датчик ЭДС через первый размыкающий контакт подключен к якорной обмотке электродвигателя, выход датчика ЭДС соединен с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с входом блока выборки-хранения, вторым входом соединенным с датчиком тока, и с входами генератора пилообразного напряжения и формирователя прямоугольных импульсов, выход блока выборки-хранения соединен со вторым входом формирователя прямоугольных импульсов, первый вход генератора пилообразного напряжения через второй размыкающий контакт контактора подсоединен к одной из фаз источника переменного напряжения и к первому выводу кнопки “СТОП”, второй вывод которой через кнопку “ПУСК” и параллельно включенный ей второй замыкающий контакт контактора соединен с первым выводом обмотки контактора, второй вывод которой подсоединен ко второй фазе источника переменного напряжения и второму входу генератора пилообразного напряжения.

Однако указанное устройство имеет невысокую точность, которая обусловлена потерей информации в блоке выборки-хранения, а также из-за ошибки, связанной с колебаниями параметров (напряжения и частоты) источника переменного напряжения, и низкую надежность работы из-за его сложности.

Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства, лишенного вышеперечисленных недостатков. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение точности торможения и надежности работы за счет использования для управления управляемым выпрямителем сигнала рассогласования системы автоматической стабилизации ускорения торможения электродвигателя и за счет исключения запоминающих блоков, а также ошибки, связанной с колебаниями параметров (напряжение и частота) источника переменного напряжения, а надежность работы достигается еще за счет упрощения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, содержащее управляемый выпрямитель, выход которого через фильтр подключен к обмотке возбуждения электродвигателя, контактор с одним замыкающим и с одним размыкающим контактами, кнопку “СТОП”, первый вывод которой подключен к одной из фаз источника переменного напряжения, второй вывод кнопки “СТОП” через кнопку “ПУСК” и параллельно подключенный ей замыкающий контакт контактора соединен с первым выводом обмотки контактора, второй вывод которой подключен ко второй фазе источника переменного напряжения, датчик ЭДС вращения через размыкающий контакт контактора подсоединен к якорной обмотке электродвигателя, введены задающее устройство, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход датчика ЭДС вращения через дифференцирующее устройство подсоединен ко второму входу блока сравнения, выход которого подключен к входу управляемого выпрямителя, источник постоянного напряжения через первый и второй дополнительные контакты контактора подключен к якорной обмотке электродвигателя независимого возбуждения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения отличается тем, что в него введены задающее устройство, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход датчика ЭДС вращения через дифференцирующее устройство подсоединен ко второму входу блока сравнения, выход которого подключен к входу управляемого выпрямителя.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию “новизна”.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию “изобретательский уровень”.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения содержит электродвигатель 1, кнопку 2 “СТОП”, кнопку 3 “ПУСК”, контактор 4, задающее устройство 5, блок сравнения 6, датчик ЭДС вращения 7, дифференцирующее устройство 8, управляемый выпрямитель 9, фильтр 10 и обмотку независимого возбуждения 11 электродвигателя 1.

Первый вывод кнопки 2 “СТОП” подсоединен к одной из фаз источника переменного напряжения, а второй вывод через кнопку 3 “ПУСК” и параллельно подключенный ей замыкающий контакт 4.1 контактора 4 соединен с первым выводом обмотки контактора 4, второй вывод которой подключен ко второй фазе источника переменного напряжения. Выход задающего устройства 5 подсоединен к первому входу блока сравнения 6. Вход датчика ЭДС вращения 7 через размыкающий контакт 4.2 контактора 4 подключен к якорной обмотке электродвигателя 1, а выход через дифференцирующее устройство 8 подсоединен ко второму входу блока сравнения 6. Выход блока сравнения 6 подключен к входу управляемого выпрямителя 9, выход которого через фильтр 10 подключен к обмотке независимого возбуждения 11 электродвигателя 1. Источник постоянного напряжения через первый 4.3 и второй 4.4 дополнительные замыкающие контакты контактора подсоединен к якорной обмотке электродвигателя 1.

Устройство представляет собой систему автоматической стабилизации ускорения торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения и работает следующим образом.

При нажатии кнопки 3 “ПУСК” включается контактор 4. Контакты 4.1 блокируют кнопку 3 “ПУСК”, контакты 4.2 отключают датчик ЭДС вращения 7 от обмотки якоря электродвигателя 1, а контакты 4.3 и 4.4 подключают ее к источнику постоянного напряжения, при этом осуществляется прямой пуск электродвигателя 1.

Для торможения электродвигателя 1 необходимо нажать кнопку 2 “СТОП”, при этом контактор 4 отключается. Контакты 4.3 и 4.4 отключают обмотку якоря от источника постоянного напряжения, контакт 4.1 разблокирует кнопку 3 “ПУСК” и контакт 4.2 подключает датчик ЭДС вращения 7 к якорной обмотке электродвигателя 1. На выходе датчика ЭДС вращения 7 снимается сигнал, пропорциональный угловой скорости вращения электродвигателя 1, который поступает на вход дифференцирующего устройства 8. На выходе дифференцирующего устройства 8 снимается сигнал, пропорциональный угловому ускорению торможения электродвигателя 1, который поступает на второй вход блока сравнения 6. На первый вход блока сравнения 6 поступает выходной сигнал задающего устройства 5. Его значение выбирается так, чтобы выполнялось условие

где ε_П - максимальное значение углового ускорения, которое может развивать двигатель при пуске;

ε_T - значение тормозного ускорения.

На выходе блока сравнения 6 снимается сигнал рассогласования, который подается на управляющий вход управляемого выпрямителя 9. На выходе управляемого выпрямителя 9 формируется зависящее от сигнала рассогласования блока сравнения 6 напряжение, которое через фильтр 10 поступает на обмотку возбуждения 11 и обеспечивает торможение электродвигателя 1 постоянным ускорением.

При остановке электродвигателя 1 сигнал на выходе датчика ЭДС вращения 7 равен нулю, схема торможения выключена, электродвигатель 1 вновь готов к пуску.

Благодаря использованию системы автоматической стабилизации ускорения торможения, останов ротора электродвигателя происходит плавно, без рывков (динамических ударов), что позволяет повысить точность торможения и надежность работы устройства.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения

1. А.С. СССР №978301, кл. Н 02 Р 3/12, 1982.

2. А.С. СССР №1334332, кл. Н 02 Р 3/12, 1987.

3. А.С. СССР №1704257, кл. Н 02 Р 3/12, 1986 (прототип).

Формула изобретения

Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, содержащее управляемый выпрямитель, выход которого через фильтр подключен к обмотке независимого возбуждения электродвигателя, контактор с одним замыкающим и с одним размыкающим контактами, кнопку “СТОП”, первый вывод которой подключен к одной из фаз источника переменного напряжения, второй вывод кнопки “СТОП” через кнопку “ПУСК” и параллельно подключенный ей замыкающий контакт контактора соединен с первым выводом обмотки контактора, второй вывод которой подключен ко второй фазе источника переменного напряжения, датчик ЭДС вращения через размыкающий контакт контактора подсоединен к якорной обмотке электродвигателя, отличающееся тем, что в него введены задающее устройство, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход датчика ЭДС вращения через дифференцирующее устройство подсоединен ко второму входу блока сравнения, выход которого подключен ко входу управляемого выпрямителя, источник постоянного напряжения через первый и второй дополнительные замыкающие контакты контактора подключен к якорной обмотке электродвигателя независимого возбуждения.

РИСУНКИ

Рисунок 1