Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

Союз СоветскихСоциалнстнческихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 748760(23) Приоритет - Опубликовано 15.07,80. Бюллетень26 В но делам изобретений и открытий( 088. 8) Дата опубликования описания 18,07,80(72) Автор изобретения Г, Г, Магазинник Горьковский политехнический институт им. А. А, Жданова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА1Изобретение относится к областиэлектротехники, а именно к устройствамдля управления электродвигателем постоянного тока,Известно устройство для управленияэлектродвигателем постоянного тока свыходным каскадом релейного усилителяна тиристорах 1),Недостаток указанного устройстваавтоколебательность.Наиболее близким по технической сущтоности является устройство для управления электродвигателем постоянного тока,содержащее реверсивньй мостовой тиристорйый преобразователь, выход которого15подключен к обмотке якоря двигателя,и блок реверсирования 21.Недостаток данного устройства заключается в том, что включение и реверсдвигателя сопровождаются большими токами, кратность которых по отношению кноминальному току двигателя тем выше,чем больше мощность привода, так какс увеличением мощности двигателя умень 2щается относительное сопротивление обмотки якоря.Указанный недостаток обусловлен тем,что в релейном приводе включение цвигателя производится сразу на полное напряжение источника, Ограничить пусковойи тормознойток можно снижением напряжения питания, что и сцелано в прототипе, но это приводит к пропорциональному недоиспользованию двигателя помощности,Цель изобретенияограничение пус-,ковых и тормозных токов двигателя налюбом желаемом уровне и при полномиспользовании двигателя по мощности,Поставленная цель достигается тем,что в цепь питания преобразователя включен последовательно конденсатор, управляющий электрод и катод тиристоров катонных групп шунтированы диодами, подключенными анодами к катодам тиристоров,управляющий электрод и катод тиристорованодных групп шунтированы последовательной цепочкой из двух диодов и резисто3 74ра, шунтированного конденсатором, причем анод первого диода подключен к катоду тиристора, катод второго диода - к"резйстору, второй зажим которого соединен с управляющим электродом тиристора,общая точкадвух упомянутых диодов соединена с управляющим электродом друго"го тйристора одноименной фазы в одномиз плеч каждого моста через униполярныйключ блока реверсирования и цепочку издвух встречнопараллельных ветвей, каждая из которых содержит последовательно соединенные диод и динистор,На чертеже представлено устройстводля управления электродвигателем постоянного тока, выполненное согласноизобретению.Схема содержит мотор 1 постоянноготока независимого возбуждения, якорькоторого подключен к цепи выпрямленного тока реверсивного тиристорногопреобразователя. Преобразователь состоит их двух однофаэных мостовых выпрямителей 2 и 3, собранных по встречнопараллельной Схеме и питающихся отсети переменного тока через последовательно включенный в один из проводовконденсатор 4.Управляющие электроды и катоды тиристоров с общими катодами, входящихв состав выпрямителя 2, шунтированыдиодами 5; Управляющие электроды икатоды тиристоров с общими анодамиэтого же вь".прямителя шунтированы последовательно включенными диодами 6,7и резистором 8, параллельно которомуподключен конденсатор 9. Между управляющими электродами тиристоров с общими катодами и общей точкой диодов6, 7 в одном плече моста включена цейь,содержащая встречно параллельно соединенные диод 10, динистор 11, и диод 12,динистор 13, а также первый замыкающий контакт 14 герконного реле 15,м 1 ":В другом плече выпрямителя 2 аналогййное соединение выгвлнено череззамыкающий контакт 16 этого же герконного реле и токоограничивающий резистор 17. Цепи упраыения выпрямителя 3 идентичны цепям управления выпрямйтеля 2. Контакты 18 и 19 управляются от герконного реле 20. Катушки герконных реле 15 и 20 подключены к вы"-"-ходу трехпоэиционного реверсивно о транзисторного реле 21, Ко входу реле 21 через регулируемый резистор 22 и конденсатор 23 подключено реле 24, идентичное по схеме и характеристикам с реле87604 21. Питание обоих реле осуществленопостоянным напряжением 12 В от блокапитания 25. Вместо герконнык реле квыходу реле 21 могут быть подключены,например, входы оптроннык тиристоров.Оптронные тиристоры в этом случаемогут быть (совместно с диодными мостами) использованы вместо контактов14, 16 и 18, 19. 510 Устройство работает следующим образом.При отсутствии сигнала на входе реле 24 напряжение на его выходе равнонулю, поэтому реле 21 тоже выключенои катушки 15, 20 герконных реле обесточены. Контакты 14, 16 и 18, 19 разомкнуты, следовательно все силовыетиристоры заперты и мотор 1 выключен.20Появление на входе реле 24 сигналалюбой полярности вызывает включениереле 24 и реле 21. Так как оба релереверсивные, то, в зависимости от поляр 25ности входного сигнала, под напряжением оказывается катушка 15 или 20герконных реле, Пусть напряжение подано на катушку 15; Тогда замыкаются. контакты 14, 16 и в зависимости отпблярности напряжения сети в данный30момент времени включается одна из диагональных пар тиристорного выпрямителя 2. Заметим, что включение тиристоров происходит лишь когда мгновенноезначение напряжения, питаю.цего преоб 35разователь, больше напряжения переклю-чения динисторов 1 1, 1 3. При переключении динистора, например, 1 1, ток, отпирающий диагональную пару тиристоров,проходит по цепи диод 6 - динистор 1140ключ 14 - управляющий переход первоготиристора - диод 5 (нижний) - ключ 16 резистор 17 - диод 7 (нижний) - резистор 8 и конденсатор 9 - управляющий45переход второго диагонального тиристора - минус сети. После смены полярности сетевого напряжения аналсгичнымобразом включается вторая пара тиристоров, а конденсатор 9 (нижний) разряжается на резистор 8 и, таким образом,50подготавливается к следующему циклу.Пока замкнуты контакты 14, 16,к якорю мотора 1 приложено выпрямительноенапряжение. Мотор разгоняется, причем55пусковой ток его ограничен реактивнымсопротивлением конденсатора 4. В зависимости от емкости конденсатора ток .может быть ограничен на любом желаемом уровне,)кЪ с д С 5 7487 При уменьшении входного сигнала довеличины меньшей, чем напряжение выключения реле 24, последнее выключается,иконденсатор 23, ранее заряженный цонапряжения, равного падению напряженияна резисторе 22, начинает разряжатьсяпо двум параллельным цепям: через резистор 22 и через сопротивление вюходареле 24 и входа реле 21Током разряда конденсатора реле 21 реверсируется, 1 ОВ результате на время, близкое к времени разряда конденсатора 23, герконноереле 20 оказывается включено и егоконтакты 18, 19 камкнуты, Происходитвключение выпрямителя 3 и торможение 15мотора 1 противовключением, Тормознойток мотора ограничен сопротивлениемконденсатора 4 и в пределе - при торможении с холостого тока. Благодаря наличию динисторов 11, 13 переключение 20диагональных тиристоров моста происхо- .дит при достаточно большом коммутирующем напряжении, что обеспечивает четкуюкоммутацию тиристоров и предотвращаеткороткое замыкание двигателя через дватиристора, подключенных к одной фаземоста,При отсутствии динисторов тиристорный выпрямитель эквивалентен неуправляемому диодному мосту, коммутацияпроискодит в точках перехода напряжения через нуль, т. е. при малом коммутирующем напряжении.В режиме противовключения к мосту,кроме напряжения сети, приложено нап- Иряжение двигателя в проводящем длямоста направлении, поэтому при коммутации в точках перекода напряжения питания через нуль произошло бы одновременное отпирание двух тиристоров одной фа- фзы с последующим коротким замыканиемдвигателя, Такой режим недопустим, таккак ток торможения идет, минуя конденсатор 4 и может достигнуть недопустимойвеличины, Время торможения противовключением регулируется резистором 22 иизменением сопротивления резистора,время разряда конденсатора 23 подбирается таким, чтобы за это время мотор1 успел остановиться.юогПри смене полярности входного сигнала включается катушка 20 герконногореле, замыкаются контакты 18, 19 и. пуск привода проискодит аналогично описанному,Следует отметить, что при кратковременных включениях привода скорость двигчтеля не достигает номинальной. Конден 60 6сатор 23 при этом также не успеваетзарядиться до максимального напряжения,поэтому время его разряда, а значит ивремя торможения противовключениемуменьшается. Та;им образом, схема обладает свойством самонастройки: чем меньше скорость привода в начале торможения, тем меньше и время его противовключения,Наличие в силовой цепи конденсатора4 придает преобразователю свойства источника тока; цаже при коротком замыкании или заклинивании двигателя ток неможет превысить величины гце Ч - напряжение питающейсети,ИС= у - проводимость конденсатора ( подобраннаяиз условий ограничениятока).Полупроводниковые реле 21 и 24:обираются из двух типовых релейныхэлементов серии, например, Логика-Т(Т), Работа только в ключевомрежиме всех элементов управления предопределяет высокую надежность и малые,потери в схеме.В классических системах импульснофазового управления тиристорными преобразователями отпирающие импульсытока подаются на управляющие электродытиристоров от постороннего источника;что не только усложняет схему, но изатрудняет работу привода в режимопрерывистых токов, (при малой нагрузке или на холостом ходу) отпирающиеимпульсы могут подаваться в моментывремени, когда на анодах тиристоров отрицательное напряжение.В предлагаемой схеме источникомотпирающик импульсов является напряжение на силовых тиристорах, что обеспечивает появление отпирающих импульсов только при положительном анодномнапряжении тиристоров и устойчивую работу привода в режиме прерывистыхтоков,.Динисторы 11, 13 (и аналогичныединисторы в выпрямителе 3) должнывыбираться на напряжение переключенияменьшее, чем амплитуца питающего мосты напряжения при пусковом токе двигателя. Причем, чем меньшее напряжениепереключения динисторов, тем выше максимальное выпрямленное напряжение наякоре двигателя, что создает возмож7, 74 " йостьустановки максимальйой скоростипривода в зависимости от требованийтехнологии и согласования выпрямленного напряжения преобразователя с номинальным напряжением двигателя.В отличие от классических регулируемых електроприводов в предлагаемойсхеме не требуется раздельное управ.ление выпрямительнь 1 ми мостами с токовой блокировкой; возникающий междумостами ток (в момент переключениямостов) ограничивается" конденсатором 4,и, в теченйе полупериода напряжения се.ти, спадает до нуля.В прототипе указанная задача решенапримененйем реверсивного усилителя сискусственной коммутацией.В предлагаемой схеме искусственнойкоммутации (со вспомогательными тиристорами и кондейсаторами) нет, что упрощает привод и повышает его надежность.У формула изобретенияУстройство для управления электродвигатмем постоянного тока независимого возбуждения, содержащее реверсивный мостовой тиристорный преобразователь, выход которого подключен к обмотке якоря двигателя, и блокреверсирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целЬю ограничения пусковых и тормозных 8760 8токов двигателя на заданном уровне вцепь питания преобразователя включен.последовательно конденсатор, управляющий електрод и катод тиристоров катодных группшунтированы диодами, подключенными анодами к катодам тиристоров,управляющий мектрод и катод тиристоров анодных групп шунтированы последовательной цепочкой иэ двух диодов и ре-.10 зистора,шунтированного конденсатором,причем анод первого диода подключен ккатоду тиристора, катод второго диодак резистору, второй зажим которогосоединен с управляющим электродом5 тиристора, общая точка двух упомянутыхдиодов соединена с управляющим электродом другого тйристора однойменной фазыв одномиз плеч каждого моста черезуниполярный ключ блока реверсированиярр й резистор, а в другом плече - черезуниполярный ключ блока реверсирования. и цепочку из двух встречно параллельныхветвей, каждая иэ которых содержит последовательно соединенные диод и ди25 нистор.Источники информации,прийятыево внимани при экспертизе1, Полупроводниковые приборы и преобразовательные устройства, вып. 3,зо Саранск, 1973, с, 72,рис. 1,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке2389103/24-07,28,06,77,