Электропривод постоянного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскии

Социалистичеснив

Республик (61)Дополнительное к авт. свид-вур а(з (22) Заявлено 14.08. 81 (21) 3327233/24-07 сприсоедииеииемзаявки Ио—

Н 02 P 5/06

Государстиеииый комитет

СССР ио делам изобретений. и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 3401.83.Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30.01.83 (33) УДК 621 ° 316 ° ,718.5(088.8) „Ф

"- ..,".4 у „-;., Ь.- П. Инешин » *- 4 :"; -,Pj4... и ..-, . : . -"."- /

ЭНаучно-исследовательский .проект1й>-. щщструктс рский и технологический институт электрических мешйн постоянного тока Прокопьевского завода "Электромашина" (72) Автор. изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в различных устройствах (электромашинные преобразователи энергии, насосы и т.п.), где электропривод должен обеспечить стабилизацию частоты вращения выходного вала механизма.

Известен электропривод постоян. ного тока, обеспечивающий при широком изменении величины питающего напряжения и нагрузки необходимую точность стабилизации выходной частоты вращения путем соответствующего изменения тока в обмотке возбуждения электродвигателя с помощью тран.зисторного регулятора частоты Щ .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, обмотка якори которого через пусковой резистор, шунтированный замыкающим контактом, и управляемый ключ соединена с источником пи тания который подключен к последо.вательно соединенным блоку защиты, обмотке возбуждения электродвигателя и регулятору, вход которого соединен с датчиком. частоты вращения электродвигателя, выход блока защи.ты соединен с управляющим входом управляемого ключа, разрядный вентиль N .

Недостатками известных электроприводов являются относительная сложность, вызыванная наличием громоздкого нелинейного сопротивления, шунтирующего выходной транзистор регуля1р тора, относительно большие потери мощности, происходящие при протекании тока обмотки возбуждения по нелинейному сопротивлению,- а также на пусковом сопротивлении в цепи Обмотки якоря в период пуска электропривода.

:Кроме того, недостатком устройства является относительная сложность настройки защиты цепи возбуждения от обрыва поля, вызванного, например, выгоранием перехода коллектор — эмиттер выходного транзистора регулятора (ввиду протекания при этом по обмотке возбуждения тока нелинейного со-. противления, недостаточного для поддержания номинальной частоты вращения электродвигателя).

Цель изобретения — упрощение и улучшение энергетических показателей электропривода.

ПосТавленная цель достигается тем, что разрядный вентиль подключен ано-, 993427 доМ к точке соединения обмотки возбуж дения электродвигателя и регулятора, а катодом — к точке соединения обмотки якоря и пускового сопротивления.

На фиг, 1 представлена блок-схема электропривода постоянного тока, на фиг. 2 — временные диаграммы работы электропривода постоянного тока.

Электропривод постоянного тока (фиг. 1) содержит электродвигатель постоянного тока, обмотка 1 якоря которого через пусковой резистор 2, шунтированный замыкающим контактом 3, и управляемый ключ 4 соединена с источником 5 питания, который подключен к последовательно соединенным блоку б защиты, обмотке 7 вбзбуждения электродвигателя и регулятору 8, вход которого соединен с датчиком. 9 частоты вращения электродвигателя, выход блока б соединен с управляющим входом управляемого ключа 4, разрядный вентиль 10, анод которого подключен .к точке соединения обмотки 7 возбуждения электродвигателя и регулятора 8, а катод — к точке соединения обмотки 1 якоря и пускового резистора 2. Регулятор 8 содержит. выходной транзистор 11.

Устройство работает следующим образом, На начальном этапе периода пуска, обозначенном на графиках фиг, 2 интервалом 0-t, когда в цепь обмотки

1 якоря электродвигателя включен пусковой резистор 2, частота вращения tv привода существенно меньше заданной номинальной величины И н поэтому выходной транзистор 11 -регулятора 8 полностью закрыт, При этом, в соответствии с временным графиком фиг. 2, в электроприводе схемы фиг. 1 имеет место на упомянутом интервале

° 0-tz с момента t = 0 замыкания контактов управляемого ключа 4 быстрое нарастание тока якоря 11(t) в обмотке 1 .якоря двигателя до величины пускового тока, ограничиваемого введенным пусковым резистором 2, а затем

его сравнительно медленный спад по мере роста частоты вращения и соот- . ветственно величины противо- ЭДС о6мотки якоря 1 (фиг.2a), кроме того, форсированное нарастание тока iy (t) в цепи обмотки 7 возбуждения, обусловленное включением разрядного вентиля 10 (фиг, 2 б); а также относительно быстрое и примерно линейное нарастание выходной частоты m (t) вращения привода, обусловленное налячием повышенной величины момента на 60 выходном валу электродвигателя, пос.кольку на начальном интервале пуска

0-tq достаточно велики, как величина ускового тока якоря 11I(t), так и величина тока возбуждения 1в(t) ° 65

B итоге к моменту t< включения управляемого ключа 4 и замыкающего контакта 3, шунтирующего пусковой резистор 2, имеет место сокращение временного интервала 0-с, а следовательно, и уменьшение потерь мощности на пусковом резисторе 2.

Далее на втором этапе периода пуска, обозначенном на графике фиг. 2 интервалом -,, когда из цепи обмотки 1 якоря -выведен пусковой резистор 2, частота вращения (а приво- да по-прежнему меньше номийальной величины (щ < UU ьц„ц ), поэтому выходной транзистор 11 регулятора 8 также закрыт, При этом, в соответствии с временными графиками фиг. 2, в электроприводе схемы фиг. 1 имеет место на упомянутом интервале с -t с момента t = t вторичное нарастание тока якоря ig(t) до допустимой пусковой величинй и затем, по мере разгона электропривода, его плавное уменьшение до. номинальной величины, определяемой моментом нагрузки на выходном валу электропривода (фиг.2a), кроме того, наблюдается плавное уменьшение тока 1 () обмотки 7 возбуждения в образующемся разрядном контуре блок б защиты - обмотка 7 возбуждения - разрядный вентиль 10, обусловленное наличием значительной по величине электромагнитной постоянной времени обмотки 7 (фиг. 26); а также продолжение нарастания выходной частоты вращения выходного вала привода, обусловленное приложением к цепи обмотки 1 якоря полного напряжения источника " питания и плавным уменьшением тока i>(t) обмотки 7 возбуждения (фиг. 25).

Наконец, в момент времени когда величина частоты вращения си привода сравняется с номинальным. значением (N Фкр ), происходит заключительный этап периода пуска электропривода, характеризующийся включением в работу регулятора 8, при котором имеет место переход выходного транзистора 11 регулятора 8 из первоначального закрытого состояния в промежуточный управляемый режим ключевой широтно-импульсной модуляции с установлением необходимой величины тока i> в обмотке 7 возбуждения, при котором Ф ц)н ц (фиг. 2Ь); кроме того, установление величины тока якоря 1 (t) на номинальном установившемся уровне, определяемой моментом сопротивления нагрузки, заданным значением частоты вращения ц1 Вн и величиной напряжения источника 5 питания (фиг, 2а); а также установление с необходимой степенью точности величины частоты вращения привода

993427

О .щ„„, определяемой воздействием регулятора 8 (фиг. 2Ь).

При этом-на любом этапе работы привода повреждение цепи его обмотки 7 возбуждения (обрыв разрядного вентиля 10 или обмотки 7 на интервале пуска; обрыв транзистора 11 илн его запирание ложным выходным сигналом неисправного регулятора 8) приводят к обесточиванию блока 6 защйты и его отключающему воздействию на управляемый ключ 4.

Таким образом, сокращение време- ни первого этапа пуска электродэига-. теля и исключение нелинейного сопротивления, шунтирующего выходной транзистор, позволяет упростить электропривод постоянного тока и сократить потери мощности s нем.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, обмотка якоря которого через пусковой резистор, шуитироваиный замыкающим контактом, и управля емый ключ соединена с источником пи тания, который подключен к последовательно соединенным блоку защиты, обмотке возбуждения электродвигателя и регулятору, вход которого соединен с датчиком частоты вращения . электродвигателя, выход блока защиты соединен с управляющим входом управ» ляемого ключа, разрядный вентиль, отличающийся тем, что, 10 с целью упрощения и улучшения энер« гетических .показателей, разрядный вентиль подключен анодом к точке со единения обмотки возбуждения электродвигателя и регулятора, а катодом15 к точке соединения обмотки якоря и пускового резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

;р: 1. Бунаков В. Л. и Гаспаров Р. Г.

Полупроводниковые регуляторы напряжения и частоты электрических машин.

М.-Л., "Энергия", 1966, с. 114-.116, рис. 4-7.

25 2..Информационный листок "Информ электро" 01.21.32-76 (УДК 621.314.52, ОКП 337350).

993427

4я

К 0

lg

Составитель Ю. Воробьев

Редактор В. Пилипенко Техред A.Ач Корректор Е. Решко

Заказ 500/74 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4