Устройство токоограничения для электропривода с импульсным транзисторным преобразователем

(19) 14 Н 02 Р 7/28 РЕТЕНИ ета енин СС0 РО. е свидетельство Сл.Н 02 Р 7/28, 1ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СУ 860250, кл, Н 02 Р 5/16, 198(54)(57) УСТРОЙСТВО ТОКООГРАНИЧЕНИЯДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ИМПУЛЬСНЫМ ТРАЙЗИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее широтно-импульсный модулятор,импульсный транзисторный преобразователь, выход которого предназначен для подключения к электродвигателю, последовательно соединенные диод и триггер Шмитта, конденсатор, подключенный между общей точкой соединения диода и триггера Шмитта и соединенный также с одним выводом резистора, источник питания с общей шиной, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены последовательно соединенные инвертор и элемент И, при этом второй вход элемента И соединен с широтно- импульсным модулятором, а выход - с импульсным транзисторным преобразователем, базы транзисторов которого со- Е ецинены с вторым выводом диода, выод триггера Шмитта соединен с входом инвертора, а второй вывод резистора Сфф соединен с общей шиной.1 1181Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вэлектроприводах постоянного тока симпульсными транзисторными преобразователями для целей защиты от перегрузок по току и ограничения тока нагрузки на заданном уровне,Цель изобретения - повьшение на -дежности.На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - диаграммы напряже-нийУстройство токоограничения дляэлектропривода с импульсным транзисторным преобразователем содержит 15(фиг,1) широтно-импульсный модулятор1, импульсный транзисторный преобразователь 2, последовательно соединенные диод 3 и триггер 4 Шмитта, конденсатор 5, подключенный между общей 20точкой соединения диода 3 и триггера4 Шмитта и соединенный также с однимвыводом резистора 6, последовательносоединенные инвертор 7 и элемент И 8.Второй вход последнего соединен с 25широтно-импульсным модулятором 1, авыход - с импульсным транзисторнымпреобразователем 2, базы транзисторов9 которого соединены с вторым выводом диода 3, выход триггера 4 Шмитта З 0соединен с входом инвертора 7, а второй вывод резистора 6 соединен с общей шиной. Выход импульсного транзисторного преобразователя 2 соединен с электродвигателем 10 и источ 35ником 11 питания. Электродвигатель10 шунтирован диодом 12,Устройство токоограничения работает следующим образом.В исходном состоянии при сигнале 40 логического нуля на выходе широтно- импульсного модулятора 1, на выходе элемента И 8 присутствует нулевой сигнал. Следовательно, потенциал на базах транзисторов 9 преобразователя 45 2 равен нулю и транзисторы 9 закрыты. Напряжение на выходе триггера 4 Шмитта меньше,его порогосрабатывания, поэтому на выходе триггера 4 присутствует сигнал логического нуля, а на 50 выходе инвертора 7 - сигнал логической единицы. При появлении последнего на выходе широтно-импульсного модулятора 1 этот сигнал проходит через элемент И 8 на базы транзисторов 55 9 преобразователя 2, что приводит к их отпиранию и подаче на электродвигатель 10 напряжения источника 11 108 2питания. В течение интервала проводимости транзисторов 9 напряжение на переходе база в эмитт этих транзисторов ЦБ определяется как1 тВ БуЦ л- ъгде 1 - ток транзисторов;р - коэффициент усиления транзистора,Е - сопротивление база-эмиттертранзисторов.Так как величина тока 1 т равна току якоря электродвигателя 10, то следовательно ЦБ будет пропорционально току якоря электродвигателя, В течение интервала проводимости силовых транзисторов 9 диод 3 открыт и напряжение на конденсаторе 5 равно Цр так как постоянная времени заряда конденсатора 5, определяемая сопротивлением открытого р-и перехода диода 3 и емкостью конденсатора 5, малапо сравнению с электромагнитной постоянной времени электродвигателя 10. Если ток электродвигателя 10 в тече. -ние интервала проводимости транзисторов не превышает допустимого значения,транзисторов 9 меньше порога сраБбатывания триггера 4 Шмитта и на выходе его сигнал равен нулю. Когда навыходе широтно - импульсного модулятора 1 сигнал равен нулю, то транзисторы 9 преобразователя 2 закрыты и ток якоря электродвигателя протекает через нулевой диод 12, уменьшаясь по закону, определяемому величиной электромагнитной постоянной времени электродвигателя 10. В этом случае диод 3 закрыт и конденсатор 5 разряжается через резистор 6, Так как постоянная времени разряда конденсатора 5 выбрана равной электромагнитной постоянной времени электродвигателя 10, то напряжение на конденсаторе 5 изменяется по такому же закону, как ток якоря электродвигателя 10 и поэтому отпадает необходимость в специальном датчике тока якоря электродвигателя 10. В течение следующего периода широтно-импульсного сигнала процесс повторяется. Этому режиму соответствует участок А временной диаграммы (фиг,2).В случае превышения током якоряэлектродвигателя 10 предельно допустимого значения, которое определяется перегрузочной способностью ис3 1181 пользуемого электродвигателя 10, напряжение на конденсаторе 5 становится больше порога срабатывания тригге" ра 4, выполняющего функции порогового элемента. В результате этого на выходе триггера 4 появляется сигнал логической единицы, а на выходе инвертора 7 - сигнал логического нуля, который поступая на вход элемента И 8, запрещает прохождение сигнала от ши О ротно-импульсного модулятора через элемент И 8, Транзисторы 9 преобразователя 2 закрываются. Это приводит к тому, что закрывается диод 3, а конденсатор 5 начинает разряжаться через резистор 6. Когда напряжение на конденсаторе 5 достигает величины порога отпускания триггера 4, последний возвращается в исходное состояние, а на выходе инвертора 7 появля ется сигнал логической единицы. Последний разрешает прохождение сигнала от широтно-импульсного модулятора 1 через элемент И 8, что приводит к отпиранию силовых транзисторов. Если 35 перегрузка электродвигателя 10 не ликвидирована, то при отпирании силовых транзисторов, ток якоря электродвигателя быстро достигает предельно допустимого значения. Это приводит к увеличению напряжения на конденсаторе 5 до порога срабатывания триггера 4, что вызывает его срабатывание и, как следствие, запрещение прохожцения сигнала на отпирание силовых транзисторов и их закрытие (участок Б времен 35 108 4ной диаграммы фиг.2). При этом устанавливается режим автоколебаний, частота которых определяется гистерезисом триггера 4 Шмитта и электромагнитной постоянной времени электродвигателя 10. Величина гистерезиса триггера 4 выбирается из условия надежной работы преобразователя 2, которая обеспечивается при частоте автоколебаний 1-5 кГц.При этом величина тока электродвигателя 10 не превышает предельно допустимого значения при любом режиме работы устройства. Число параллель. но соединенных транзисторов силового преобразователя 2 определяется какпТнИКщТмгде 1 н - номинальный ток электродвигателя,я - перегрузочная способностьэлектродвигателя.Ограничение пускового тока электродвигателя на заданном уровне позволяет обеспечить допустимьп по условиям коммутации и перегрузки по току реядм работы двигателя и уменыянть число параллельно соединенных силовых транзисторов по сравнению с известным при увеличении мощности электродвигателя. Этим достигается расширение функциональных воэможностей предлагаемого устройства по управлению двигателями средней н большой мощности, а также повышение надежности.l Тираж б 45 ВНИИПИ Государственнопо делам изобретени 113035, Москва, Ж, Р Подписноео комитета СССРи открытийшская наб д.4/5