Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

(71) Институт технической кки АН Белорусской ССР(56) 1. Панкратьев Л.Д. и др. Импульные и релейные следящие приводы постоянного тока, с полупроводниковымиусилителями.И.,"Энергняф, 1969,с. 40.2. Авторское свидетельство СССРЮ 782111, кл. Н 02 Р 5/06, 1980.(54).(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА,содержащее транзисторный мост, к одной диагонали которого подключен.электродвигатель постоянного тока,ав другую диагональ через резисторвключен источник питания, два дополнительных транзистора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с .целью повьаве ния быстродействия, в него введеныдва диода, две схемы И, пороговыйэлемент ельниковибернетиГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ПИСАНИЕ ИЗ две схемы задержки переднего фронта импульсов и триггер, причем аноды диодов подсоединены к якорю электродвигателя, а катоды - кколлекторам дополнительных транзисторов, эмиттеры которых соединены сфплюсомф источника питания, а бас"зы - с соответствующими выходами схемзадержки переднего фронта импульса,базами транзисторов транзисторногомоста, связанных с плюсом источ- ника питания, и первичными входамиэлементов И, вторые входы которыхсоединены с выходом порогового элемента, вход которого соединен с эмиттерами транзисторов транзисторногомоста, связанных с плюсом 1 источника питания, выходы элементов Исоединеныс базами транзисторов тран-,зисторного моста, связанных с фминусом 1 ф источника питания, а входысхем задержки переднего фронта импульсов соединены с выходами триггера, входы которого являются управляющими входами устройства,Устройство (фиг,1) содержит тран-зисторный мост, образованный .транзисторами 1 - 4, в одну диагональкоторого включен электродвигатель 5постоянного тока, а в другую диагональ через резистор 6 включен источник питания, дополнительные транзисторы 7 и 8, диоды 9 и 10, элементыИ 11 и 12, пороговый элемент 13, схемы 14 и 15 задержки переднего фронтаимпульсов и триггер 16. Аноды диодов9 и 10 подключены к,якорю электродвигателя 5, а катоды - к коллекторам дополнительных транзисторов 7 и8, .эмиттеры которых соединены сплюсом источника питания, а базысоединены с соответствующими выходами схем 14 и 1 5 задержки, базамитранзисторов 1: и 2 и первыми входамиэлементов И 11 и 12, вторые входы.которых соединены с выходом порогового элемента 13, вход которого соединен с эмиттерами транзисторов 1и 2, выходы элементов И 11 и 12 сое-,динены с базами транзисторов 3 и 4,а входы схем 14 и 15 задержки соединены с выходами триггера 16; входыкоторого являются управляющими . входами устройства. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, для управления электродвигателями постоянного тока в .станкахс программным управлением, графопостроителях, промышленных манипулято рах-роботах.Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее два.ограничительных дросселя и транзисторный мост, в 10 диагональ которого включен электродвигатель 11Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее транзисторный мост, к одной диагонали которого подключен электродвигатель постоянного тока, а в другую диагональ через резистор включен источник питания, два допол- .20 нительных транзистораКроме того,в устройстве имеется два ограничительных дросселя и два широтно-импульсных модулятора (ШИМ) Г 2)Недостатком устройств является увеличение времени переключения в момент реверса электродвигателя постоянного тока из-за наличия дополнительной индуктивности в цепи якоря электродвигателя, что уменьшает общее быстродействие, 30При достижении тока якоря электродвигателя величины срабатывания токовой защиты, последняя срабатывает, отключает соответствующие транзисторы транзисторного моста , и с 35 этого момента ток в якоре электродвигателя поддерживается за счет запасенной энергии в обмотке дросселя и якорной обмотке электродвигателя, Величина. тока в обмотке электродви гателя постепенно спадает до тех пор, пока не придет следующий им- пульс ШИМ. Таким образом, токовой защитой контролируется только максимальная величина тока якоря электро двигателя, а минимальная - определяется соотношением параметров дросселей, обмотки якоря, источника питания, частотой следования импульсов ШИМ.Так как срабатывание токовой защиты будет происходить в разныемоменты, времени, то и величины спадов тока в якоре электродвигателя будут изменяться, что будет приводить к дрожанию ротора электродвигателя с 55 чаСтотой следования импульсов ШИМ и амплитудой, пропорциональной величине спадов тока якоря. Это ухудшает динамические характеристики устройст. ва, а при. больших спадах тока якоря 60 электродвигателя приведет и к неустойчивой его работе. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. 65Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее транзисторный мост, к одной диагонали которого подключен электродвигатель постоянного тока, а в другую диагональ через резистор включен источник питания, два дополнительных транзистора, введены два диода, две схемы И, пороговый элемент, две схемы задержки переднего фронта импульсов и триггер, причем аноды диодов подсоединены к якорю электродвигателя, а катоды - к коллекторам дополнительных транзисторов эмиттеры которых соединены с плюсом источника питания, а базы с соответствующими выходами схем задержки переднего фронта импульса, базами транзисторов транзисторного моста, связанных с плюсом источника питания, и первичными входами элементов И, вторые входы которых соединены с выходом порогового элемента, вход которого соединен с эмиттерами транзисторов транзисторного моста, связанных с плюсом источника питания, выходы элементов И соединены с базами транзисторов транзисторного моста, связанных с минусом источника питания, а входы схем задержки переднего фронта импульсов соединены с выходами триггера, входы которого служат управляющими входами устройства.На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы токов и напряжений.Устройство работает следующим образом,При.поступлении сигнала И ВкилиИк 2 (фиг,2) на вход триггера 16 онустанавливается в одно из двух ус-,тойчивых состояний. Допустим, на . 5вход пришел сигнал И б и триггер16 установился в единицу. При этомна выходе схем 14 задержки черезпромежуток времени, определяемый величиной его задержки и необходимый Юдля предотвращения возникновениясквозных токов через транзисторы 1и 3 появляется импульс Ив(фиг,2момент времени 1). Этот импульсоткроет транзисторы 1 и 4, и 8, и 15. в якоре электродвигателя 5 потечетток 3 по цепи: плюс источник питания - резистор 6 - транзистор 1якорь электродвигателя 5 - транзистор 4 - фминус источника питания.При достижении током якоря электро- двигателя 5 значения, определяемогоустановленным уровнемсрабатываниягпорогового элемента 13, сигнал навыходе этого элемента принимает нулевое значение и транзистор 4 закрывается через элемент И 12. Возникфющая при этом ЭДС самоиндукцйи об-.мотки якоря электродвигателя с момента времени С 2 создает ток, который замыкается по цепи: диод 10 -транзистор 8 - резистор 6 - транзис-.тор 1 - якорь электродвигателя 5.Как только ток. в цепи якоря снизитсядо уровня включения порогового элемента 13 открывается транзистор 4 и 35с момента времени 1 процесс повторяется,Для реверсирования тока в якореэлектродвигателя 5 необходимо подать управляющий сигнал И. При этом триггер 16 устанавливается в ноль, закрываются транзисторы 1, 8 и 4, и электродвигатель 5 полностью отключается от источника питания (момент времени 1,). Через время, определяемое величиной задержки .схемы 15 задержки и необходимое для предотвращения сквозных токов через транзисторы 2 и 4, на его выходе появляется импульс Иных (момент времени Ф ), который открйвает транзисторы 2, 3 и 7 и подключает электродвигатель 5 к источнику питания, С момента вре-. мени В в якоре электродвигателя нарастает ток по цепи: плюсф источника питания - резистор 6 - транзистор 2 - якорь электродвигателя 5 - транзистор 3 - минус источника питания. При достижении током якоря уровня срабатывания порогового элемента 13 сигналом с его выхода закрываются элемент И 11 и транзистор 3, и с момента времени Ф 6 ток в цепи якоря электродвигателя 5 поддерживается за счет этого ЭДС само- индукции по цепи: диод 9 - транзистор 7 - резистор 2 - электродвигатель 5. Как только значение тока становится. ниже уровня срабатывания порогового элемента 13, открывается транзистор 3 и с момента времени 1 процесс повторяется.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить непрерывный и контролируемый по величине пульсации ток в цепи якоря электродвигателя, имеющий заданное значение и его резкий спад при реверсе, что увеличивает быстродействие устройства.1051679 ааб Составитель Ю. Техред Т.фанта бье орректор С тор Ю. Середа Филиал ППП фПатент, г. ужгород ул. ПроектнаяФ Заказ 8 б 84/5 115 Тираж 687 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Рауюск