Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

(21) (22) (46) (71) едова"торскиирелестро тель тех ения (72) и Г.П (53) (56) В.И. НикитОхоткин621,316.71Авторское111, кл. Нтарское св1679 кл н, В.И. Пимен,5 (088.8)видетельство ССС 02 Р 5/06, 1980 детельство СССР 02 Р 5/06, 1983 ф 78 Р 105 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ 3933822/24-0726,07,8507,02,87, Бюл, Р 5Всесоюзный научно-иский, проектно-констрнологический институ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕК ТРОДВИГАТЕЛЕИ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электр технике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока, Расширение области применения эа счет ограничения тока в режиме торможения обеспечивается применением двух пороговых элементов 17, 18 с несимметричной петлей гистерезиса и логической схемы управления транзисторами 2,3,4,5 мостового преобра эователя. Ограничение тока при этом достигается в режимах пуска, торможения и реверса с любой частотойврацения, 2 ил, 1288880 2Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в.электроприводах постоянного тока,Целью изобретения является расширение области применения за счет ограничения тока в режиме торможения.На фиг. приведена схема устройства для управления электродвигателем постоянного тока; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.Устройство для управления электродвигателем 1 содержит мост на транзисторах 2 - 5, к одной диагона" ли которого подключен электродвигатель 1, а к другой - источник питания, первый 6 и второй 7 диоды, первый датчик 8 тока, а также триггер 9, первую 10 и вторую 1 схемы И, второй датчик 12 тока, третий 13 и четвертый 14 диоды, третью 15 и четвертую 16 схемы И, выходы которых соединены с базами третьего 4 и четвертого 5 транзисторов, два пороговьк элемента 17 и 18 с несимметричной петлей гистерезиса, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первой 1 О и второй 11 схем И, а также третьей 15 и четвертой 16 схем И, четыре ключа 19 - 22, выходы которггх объединены и соединены со входами пороговых элементов 17 и 18, дна инвертора 23 и 24 и две трехвходовые схемы ИЛИ-НЕ 25 и 26, причем датчики 8 и 12 токов выполнены в виде резисторов и включены в цепь эмиттеров соответственно перво го 2 и второго 3 транзисторон.Выходы датчиков 8 и 12 токов соединены со входами первого ключа 19 и перного инвертора 23 и со входами второго ключа 20 и второго иннертора 24, выходы инверторов подключены ко входам соответственно третьего 21 и четвертого 22 ключа, управляющий вход первого 19 ключа соединен с пер.выми входами схем ИЛИ-НЕ 25 и 26 и сбазой первого 2 транзистора, управляющий вход второго ключа соединен со вторыми входами схем ИЛИ-НЕ 25 и 26 и с базой второго 3 транзистора, выходы перной 25 и второй 26 схем ИЛИ-НЕ - с управляющими входами соответственно третьего 21 и четвертого 22 ключей, прямой выход триггера 9 подключен к третьему входу первой 25 схемы ИЛИ-НЕ и к вторым нхо-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дам первой 10 и четвертой 16 схем И,инверсный выход триггера подключенк третьему входу второй 26 схемыИЛИ-НЕ и к вторым входам второй 11и третьей 15 схем И, диоды 6,7,13 и14 включены между эмиттерами и коллекторами соответствующих транзисторов 2 - 5 встречно полярности источника питания.Совокупность ключей 19 - 22 инверторов 23 и 24 и схем ИЛИ-НЕ 25и 26 обеспечивает формирование непрерывного сигнала на входах пороговых элементов, пропорционального току электродвигателя 1,Устройство работает следующим образом.Допустим, на вход Б триггера 9подан единичный сигнал 18 . Согласно с входным сигналом Б триггер 9устанавливается в единичное состояние по прямому выходу, Единичный сигнал с прямого выхода триггера поступает на вторые входы логических схемИ 10 и 16, На первые входы всех четырех логических схем И О, 1, 15 и 16поступают, единичные сигналы с выходов пороговых элементов 17 и 18, Врезультате на выходах логических схемИ 10 и 16 появляются единичные сигналы, которые переводят транзисторы 2и 5 в открытое состояние. Кроме того, единичным сигналом с выхода схемы И 10 замыкается быстродействующийключ 19 и через него выход резистивного датчика 8 тока подключается кобщему входу пороговых элементов 17,и 18, Нулевой сигнал на общем входепороговых элементов соответствуетотсутствию тока в силовой цепи устройства. Поэтому пороговые элементысохраняют принятое единичное состояние по выходу,1При подаче питания а транзисторный мост в силовой цепи через открытый транзистор 5, электродвигатель1, транзистор 2 и датчик 8 тока начинает протекать ток, нарастающий повеличине. Пропорционально току электродвигателя 1 увеличивается сигнална выходе датчика тока 8 и соответственно сигнал на общем входе пороговых элементов 7 и 8 которые имеютнеодинаковые по уровню пороги срабатывания. Порог срабатывания элемента17 ниже порога срабатывания элемента18 на величину половины петли гистерезиса элемента 8.88880 40 45 50 55 3 1211 ри достижении током уставки срабатывания порогового элемента 17(момент времени Т на фиг.З) последний переключается в нулевое состояние по выходуВ соответствии с нулевым сигналом порогового элемента 17появляется нулевой сигнал на выходесхемы И 16 и закрывается транзистор5, Ток электродвигателя замыкаетсяпо цепи транзистор 2, датчики 8 и 12тока и диод 7, При снижении тока доуровня включения порогового элемента 17 (момент времени , на виг,З)последний переключается в единичноесостояние по выходу и, в свою очередь, переводит транзистор 5 в открытое состояниеВ дальнейшем процесс .работы устройства периодическиповторяется в описанной последовательности, В якорной обмотке протекает ток, ограниченный на заданномуровне порогами переключения порогового элемента, которые определяютсяшириной петли гистерезиса (фиг,2),При выходе на установившуюся частоту вращения ток в якорной обмоткеснижается до величины, меньшей порогов срабатывания элемента 17 (моментвременина фиг,З), и устройствопринимает первоначальное состояние,при котором открыты транзисторы 2и 5.Для реверсирования или торможенияэлектродвигателя необходимо снятьединичный сигнал У и подать сигнал 1,8 на К-вход триггера 9Согласно входным сигналам КЯ-триггер устанавливается в единичное состояниепо инверсному выходу и в нулевое состояние по прямому, Соответственнос переключением триггера появляютсянулевые сигналы на выходах схем И10 и 16 и единичные - на выходахсхем И 11 и 15, так как на первыевходы этих элементов поступают единичные сигналы с выходов пороговыхэлементов. Транзисторы 2 и 5 закрываются, транзисторы 3 и 4 открываются, кроме того, размыкается ключ19 и замыкается ключ 20,В момент запирания транзисторов 2 и 5 ток электродвигателя замыкается через обратные диоды 7 и 13 и датчик 12 тока, При этом направление тока встречно полярности источника питания и против ЭДС электродвигателя, Ток снижается до нуля (интервал времени т 4-с на фиг,З), а затем на.чинает резко нарастать в этой цепи в прямом направлении через открытые транзисторы 3 и 4. Сигнал, пропорциональный току, выделяется на датчике 2 тока и сего выхода поступает на общий вход пороговых элементов через замкнутый ключ 20,При достижении током величины порога срабатывания элемента 17 (момент времени е 6 на фиг,З) последний переключается в нулевое состояниепо выходу. Нулевым сигналом с его выхода закрывается транзистор 4, Сэтого момента ток замыкается по цепи через открытый транзистор 3, датчики8 и 12 тока и обратный диод 6, Под действием ЭДС в этой цепи ток продолжает нарастать. При достижении токомуровня уставки срабатывания порогового элемента 18 (момента времени Т )последний переключается в нулевоесостояние по выходу. Нулевым сигналом с выхода элемента 18 транзистора3 переводится в закрытое состояние,Ток протекает через обратные диоды6 и 14 и датчик 8 тока, Одновременнос закрыванием транзистора 3 размыкается ключ 20 и замыкается ключ 21В момент снижения тока до уровня включения порогового элемента 18 (С 8 нафиг,З) последний переключается в единичное состояние по выходу, В соответствии с переключением открываетсятранзистор 3, размыкается ключ 21 изамыкается ключ 20. Далее процесс работы устройства повторяется в опи:санной последовательности,Таким образом, осуществляется ограничение тока вращающегося электродвигателя постоянного тока (ЭПТ) на интервале его торможения. Под действием тока в якорной обмотке ЭПТ интенсивно тормозится, При снижении частоты вращения до величины, близкой к нулевому значению, нарастание тока под действием ЭДС прекращается, и происходит его снижение (момент времени й на фиг.З). В момент снижения тока до уровня срабатывания порогового элемента 17 (момент временио на фиг,З) последний переключается в единичное состояние по выходу, В соответствии с этим открывается транзистор 4. Через открытые транзисторы 4 и 3 и датчик 12,тока в якорной обмотке будет нарастать ток под действием напряжения источника питания12888Нарастание тока приводит к включению порогового элемента 17 в нуле;вое состояние по выходу с последующим запиранием транзистора 4 и замыканием тока по цепи: транзистор 3,датчики 8 и 12 тока и диод 6, На общий вход пороговых элементов поступает сигнал с датчика 12 тока черезоткрытый ключ 2, Далее процессы переключения транзистора 4 дериодичес- Оки повторяются. По истечении некоторого времени электродвигатель останавливается, затем начинает разгоняться в противоположную сторону.Процесс ограничения тока на данном 5этапе аналогичен описанному процессупускаПри реализации процессов пуска иторможения электродвигателя необходимо в момент полной остановки ротора снять питающее напряжение с транзисторного моста или уменьшить уставку токоограничения до нуля,Устройство обеспечивает ограничение тока электродвигателя во всех режимах работы: при пуске, торможении и реверсе с любой частоты вращенияЗОФормула изобретенияУстройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее транзисторный мост, к одной ди агонали которого подключен электродвигатель, а к другой - источник питания, первый и второй диоды, первыи датчик тока, триггер, первую и вторую схемы И, выходы которых соединены 40 с базами первого и второго транзисторов, эмиттерами связанных с отрицательным выводом источника питания, вторые входы схем И обьединены и связаны с выходом триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, е целью рас 8 О 6щирения области применения за счетограничения тока в режиме торможенияв него введены второй датчик тока,третий и четвертый диод, третья ичетвертая схема И, выходы которыхсоединены с базами соответственнотретьего и четвертого транзисторов,два пороговых элемента с несимметричной петлей гистерезиса, выходыкоторых соединены соответственно спервыми входами первой и второй схемИ и с первьпи входами третьей и четвертой схем И, четыре ключа выходыкоторых объединены и соединены совходами пороговых элементов с несимметричной г етлей гистерезиса, два инвертора и две трехвходовые схемыИЛИ-НГ, причем датчики токов выполнены в виде резисторов и включены вцепь эмиттеров соответственно первого и второго транзисторов, выходыдатчиков тока соединены соответственно с входами первого ключа и первогоинвертора и с входами второго ключаи второго инвертора, выходы инверторов подключены ко входам соответственно третьего и четвертого ключа,управляющий вход первого ключа соединен с первыми входами схем ИЛИ-НЕи базой первого транзистора, управляющий вход второго ключа соединенсо вторыми входами схем ИЛИ-НЕ и базой второго транзистора, выходы первой и второй схем ИЛИ-НЕ соединеныс управляющими входами соответственно третьего и четвертого ключей,прямой выход триггера подключен ктретьему входу первой схемы ИЛИ-НЕи к вторым входам первой и четвертойсхем И, инверсный выход триггера подключен к третьему входу второй схемыИЛИ-НЕ и к вторым входам второй итретьей схем И, диоды включены междуэмиттерами и коллекторами соответствующих транзисторов встречно полярности источника питания.288880 Егорова,актор ираж 683твенного комитета СССР Зака одписное нии и открытии35, Раушская наб. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 15 Й 1 Ьо Составитель В. ТрохименкоТехред И.Верес Корректор Л, Тяско 82 Г/57 ВНИИПИ Государ по делам изоб 113035, Москва