Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

Саеэ Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВ ОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ(23) ПриоритетОпубликовано 1109,81,Бюллетень Й 9 34Дата опубликования описания 15098151 М Кэ Н 03 К 17/60 ГосударственныЯ комитет СССР по дедам нзобретеннЯ н открытнЯ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к устройствам управления электродвигателями, например, в реверсивных электроприводах лентопротяжных механизмов.Известен ключевой транзисторный усилитель мощности для управления электродвигателем, содержащий основной и дополнительный идентичные ключи, выполненные на двух транзисторах и трех диодах, первый нз которых включен между коллектором первого и эмиттером второго транзисторов, второй между их эмиттерами, а третий - между эмиттером и коллектором второго 15 транзистора, причем выводы якоря электродвигателя включены между эмиттерами вторых транзисторов ключей, коллекторы которых подключены к потенциальной шине источника питания че рез обмотку возбуждения электродвигателя, а базы - через резисторы подключены к потенциальной шине питания и непосредственно к коллекторам соответствующих первых транзисторов, эмиттеры которых связаны с общей шиной питания, а базы с выходами источника противофазного напряжения 1,Однако ключевой усилитель не обеспечивает выключение тока в обмотках 30 двигателя, что не может использоваться в качестве широтно-импульсного регулятора тока в нагрузке и имеет низкий КПД за счет потерь мощности на базовых резисторах.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для реверсирования тока в нагрузке, содержащее мостовую схему из четырех силовых транзисторов, две пары управляющих транзисторов и два входа управляющего сигнала. Мостовая схема через диоды соединена с источником питания, а в одну из ее диагоналей подключена нагрузка, в плечи мостовой схемы подключенй дополнительные диоды, с катодами которых соединены коллекторы управляющих транзисторов.Известное устройство обеспечивает бесконтактное реверсирование тока в нагрузке, а также выключение его при снятии управлякщего сигнала и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока 21.Однако в известном устройстве при снятии управляющего напряжения не происходит замыкания цепи нагрузки, что не позволяет осуществить ускорен 864568иный останов электродвигателя, за счетрекуперативного торможения.Цель изобретения - уменьшение времени оотанова электродвигателя приснятии управляющего сигнала и расширение функциональных возможйостей.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для управления электродвигателем постоянного тока, выполненное по мостовой схеме на двух идентичных транзисторнодиодных ключах,каждый из которых содержит первый силовой п-р-п-транзистор, подключенныйколлектором к положительной шине питания, а эмиттером с анодом первогодиода, катод которого соединен сколлектором второго силового составного п-р-п-транзистора, эмиттер которого соединен с отрицательной шинойпитания и с анодом второго диода, катод которого подключен к одному иэвыводов электродвигателя и к эмитте- щру первого силового и-р-и-транзистора, база которого соединена черезрезистор с коллектором второго силового п-р-п-транзистора, а через коллектор-эмиттер согласующего р-и-ртранзистора - к положительной шинепитания, введены два управляющихи-р-и-транзистора с резисторами, дополнительный силовой составнойп-р-п-транзистор, два диода, двалогических элемента И, инвертор иэлемент сложения по модулю два, входы которого соединены с управляющимивходами устройства и соответствующими первыми входами логических элементов И, вторые входы которых сое- З 5динены с выходом элемента сложенияпо модулю два и входом инвертора, аих выходы подключены к базам соответствующих управляющих и-р-и-транзисторов, эмиттеры которых через резисторы 40соединены с базами вторых силовыхсоставных п-р-п-транзисторов, а коллекторы - с базами согласующих р-и-ртранзисторов противоположных транзисторно-диодных ключей, причем выводы электродвигателя подсоединенык анодам соответствующих дополнительных диодов, катоды которых соединеныс коллектором дополнительного силового составного п-р-п-транзистора,эмиттер которого соединен с отрицательной шиной питания, а база - свыходом инвертора, причемтретьи входы элементов И соединены с дополнительным управляющим входом устройства. 55Нафчертеже изображена электрическая схема предлагаемого изобретения.Устройство для управления электродвигателем постоянного тока выпол- Онено по мостовой схеме на двух идентичных транзисторно-диодных ключах1 и 2, каждый из которых содержитпервый силовой и-р-и-транзистор 3,эмиттер которого соединен через 65 первый диод 4 к коллектору второго силового составного и-р-и-транзистора 5, эмиттер которого соединен с анодом второго диода 6, катод которого соединен с анодом третьего диода 7 и эмиттером первого силового и-р-и-транзистора 3, база которого соединена через резистор 8 с коллектором второго силового составного и-р-и-транзистора и через коллекторэмиттерный переход согласующего р-и-р-транзистора 9 со своим коллектором.Коллекторы первых силовых и-р-и- транзисторов 3 ключей подключены к положительной шине питания 10, ихэмиттеры подключены к соответствующимвыводам электродвигателя 11, Эмиттеры вторых силовых составных и-р-птранзисторов 5 ключей подключены к отрицательной шине питания 12, а катоды третьих диодов 7 подключены к коллектору дополнительного силовогосоставного и-р-и-транзистора 13, эмит.тер которого подключен к отрицательной шине питания 12, а база к выходу инвертора 14. Управляющие входы устройства 15 и 16 подключены ко входамлогического сумматора 17 по модулю два и первым входам логических элементов И 18 и 19, вторые входы которых подключены к выходу логического сумматора 17 по модулю два и входу инвертора 14. Выходы логических элементов И 18 и 19 подключены к базам соответствующих управляющих и-р-п-транзисторов 20 и 21, каждый из которых подключен эмиттером через один изрезисторов 22 и 23 к базе второго силового составного и-р-и-транзистора первого ключа, а коллектором непосредственно к базе согласующего р-и-ртранзистора 9 второго ключа. Кроме того, третьи входы элементов И соединены с дополнительным управляющим входом 24,Устройство для управления электродвигателем постоянного тока работает следующим образом.При наличии на обоих управляющих входах устройства одинаковых нулевого или единичного положительного) сигнала на выходе логического сумматора 17 по модулю два и выходах обоих элементов И сигнал равен нулю, управляющие транзисторы 20 и 21 и силовые транзисторы 3 и 5 закрыты, ток через электродвигатель также равен нулю, а его обмотка замкнута через диодный мост, образованный вторым 6 и третьим 7 диодами ключей 1и 2 и открытый дополнительный силовой составной и-р-и-транзистор 13, на базу которого поступает единичный (положительный) потенциал с выхода инвертора 14, Когда единичный положительный потенциал присутствует только на одном входе устройства 15, этот потенциал передается черезсоответствующий элемент И 18 набазу управляющего транзистора 20,ток которого, определяемый значением единичного потенциала и величинойрезистора 22, открывает силовой составной транзистор 5 первого ключа ичерез согласующий р-и-р-транзистор 9силовой транзистор 3 второго ключа,обеспечивая протекание тока черезэлектродвигатель 11 в одном направлении. При появлении единичного управОляющего потенциала на другом управляющем входе устройства 16 направление тока в обмотке электродвигателя 11 изменяется на обратное. Приснятии единичного потенциала со входов устройства оба ключа 1 и 2 закрываются, а дополнительный силовой транзистор 13 открывается, в замкнутойобмотке вращающегося по инерции электродвигателя возникает ток, вызывающийтормозящий момент и ускоренный останов двигателя. Подавая на дополнительный управляющий вход устройства 24импульсный широтно-модулированный сигнал, можно осуществлять ШИМ-регулирование тока, протекающего через обмотку электродвигателя.В тех случаях, когда подача управляющих сигналов реверса на входы устройства происходит с некоторой временной задержкой друг относительно друга ЗОустройство обеспечивает предварительное торможение двигателя перед подачей реверсирующего тока, что благоприятно сказывается на сроке службыэлектродвигателя и уменьшает пусковые токи.Таким образом, устройство для управления электродвигателем постоянного тока позволяет осуществить бесконтактное включение и реверс двига"теля, а также ШИМ-регулирование ско Орости его вращения, а замыкание обмотки двигателя после выключенияуправляющего сигнала позволяет уменьшить время останова двигателя в 2"3раза по сравнению с известными устройствами,Формула изобретенияУстройство для управления электродвигателем постоянного тока, выполненное по мостовой схеме на двух идентичных транзисторно-диодных ключах, каждый из которых содержит первый силовой и-р-и-транзистор подключенный коллектором к положительной шине питания, а эмиттером санодом первого диода катод которогосоединен с коллектором второго силового составного о-р-о-транзистора,эмиттер которого соединен с отрицательной шиной питания и с анодомвторого диода, катод которого подключен к одному из выводов электродвигателя и к эмиттеру первого силового п-р-п-транзистора, база которого соединена через резистор с коллектором вторго силового и-р-итранзистора, а через коллектор-эмиттер согласующего р-и-р-транзисторак положительной шине питания, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения времени останова электродвигателя при снятии управляющегонапряжения и расширенияфункциональных возможностей, в него введеныдва управляющих п-р-и-транзисторас резисторами, дополнительный силовой составной и-р-и-транзистор, двадиода, два логических элемента И,инвертор и элемент сложения по модулюдва, входы которого соединены с управляющими входами устройства и соответствующими первыми входами логических элементов И, вторые входы которыхсоединены с выходом элемента.сложения по модулю два и входом инвертора,а их выходы подключены к базам соответствующих управляющих и-р-и-транзисторов, эмиттеры которых черезрезисторы соединены с базами вторыхсиловых составных и-р-и-транзисторов,а коллекторы - с базами согласующихр-и-р-транзисторов противоположныхтранзисторно-диодных ключей, причемвыводы электродвигателя подсоединенык анодам соответствующих дополнительных диодов, катоды которых соединеныс коллектором дополнительного силового составного п-р-п-транзистора,эмиттер которого соединен с отрицательной шиной питания, а база с выходом иивертора, причем третьи входыэлементов И соединены с дополнительным управляющим входом устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЪ 617842, кл. Н 03 К 17/60, опублик.1978,2. Авторское свидетельство СССРР 660258, кл. Н 30 К 17/бб,опублик.1979.