Регулятор возбуждения сериесной электрической машины

пе делам изебрете открытийполнительная цель из последовательно соединенных электрических вентилей, по крайней мере один из которых выполнен управляемым, причем каждый из управляемых вентилей связан с дроссельно-конденсаторным коммутирующим контуром, между общейточкой цепей из последовательно соединенных вентилей и обмоткой возбуждения включен линейный дроссель, а каждая цепь из последовательно соединенных вентилей выполнена из неуправляемого и управляемого вентилей, последние из которых шунтирова ны соответствующим дроссельно-конденсаторным коммутирующим контуром, При этом все последовательно соединенные вентили выполнены управляемыми, а последовательный дроссельно-конденсаторный контур подключен между общими точками последовательно соединенных электрических вентилей. ринципиальная схеия с двумя комму- а фиг. 2 - прин- тора с одним кониг. 3 - временные процесс работы Изобретение предназначено для регулирования тока возбуждения сериесных электродвигателей постоянного тока тяговых электроприводов транспортных объектов.Известен тиристорный регулятор возбуждения сериесной электрической машины, содержащий электрические вентили, часть из которых включена в последовательную цепь, шунтирующую обмотку возбуждения, по крайней мере один из вентилей, включенных в последовательную цепь, управляемый последовательный дроссельно-конденсаторный коммутирующий контур и цепь подзаряда коммутирующего конденсатора 1.Недостатком этого регулятора является ограниченный диапазон регулирования ослабления поля, особенно при малых значениях тока якоря, Соотношение между током якоря и током в обмотке возбуждения увеличивается лишь при увеличении тока якоря. Это при отсутствии дополнительных обратных связей по току якоря приводит к снижению устойчивости привода.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования, а также снижение массы и габаритов устройства.Эта цель достигается тем, что параллельно обмотке возбуждения включена доНа фиг. 1 приведена ма регулятора возбужд тирующими контурами; ципиальная схема регул туром коммутации; на диаграммы, поясняющ регулятора,Устройство содержит сериесную электрическую машину с якорной обмоткой 1 и обмоткой 2 возбуждения, параллельно которой через дроссель подключены параллельные цепи, состоящие из последовательновключенных управляемых электрических вентилей 4 и 5 и электрических вентилей 6 и 7,которые могут быть управляемыми или неуправляемыми (фиг. 1 и фиг. 2).Каждый управляемый вентиль 4 и 5шунтирован своим коммутирующим контуром, состоящим из дросселя 8 и конденса 10тора 9. Для подзаряда коммутирующего кон.денсатора каждого коммутирующего контура используется цепь подзаряда из токоограничивающего дросселя 11 и двух управляемых вентилей 12 и 13. Для увеличения времени перезаряда коммутирующихконденсаторов в устройство включены нелинейные дроссели 14 и 15.Для снижения пульсации тока возбуждения обмотка 2 возбуждения может бытьшунтирована дополнительным диодом 16 и 20конденсатором 17 (для схемы фиг, 2 нижний предел регулированнг коэффициента ослабления поля ф оказывается меньшим когда они отсутствуют).На фиг, 2 в цепи подзаряда коммутирующего конденсатора токоограничивающийдроссель выполнен нелинейным двухобмоточным, который для снижения импульсныхперенапряжений шунтирован регулятором 18.Такое исполнение цепи подзаряда позволяет ограничить максимальное напряже- З 0ние на конденсаторе 9 и снизить импульсные перенапряжения, которые возникают натиристорах (управляемых вентилях) приподзаряде конденсатора 9,На диаграммах а и б (фиг. 3) показанынапряжения 131 и Иг на управляемых вентилях 4 и 5; на в, г, д - напряжение 115в цепях из последовательно соединенных вентилей 4,6 и 5,7.На диаграммах е - л показаны интервалы проводимости электрических вентилей и 40импульсы управления для включения управляемых вентилей,Работа регулятора с двумя коммутирующими контурами в моменты времени 1 о - 1осуществляется следующим образом.Пусть в момент времени 1 о включаются 45управляемые вентили 4 и 13 (фиг. За).8 ключение вентиля 5 приводит к шунтированиюобмотки 2 возбуждения цепью: дроссель 3с последовательно включенными электрическими вентилями 6 и 4. Ток в дросселе 3нарастает, а в обмотке 2 возбуждения снижается. Одновременно происходит перезаряд конденсатора 9 через дроссель 8, нелинейный дроссель 15 и вентиль 4 до максимального обратного напряжения, после чего(с момента времени 1 г) начинается нарастание тока в обратном направлении, покавстречный ток через управляемый вентиль4 не достигает значения тока через дроссель 3. Это приводит к запиранию управляе 865679мого вентиля 4, В момент времени 15 управляемый вентиль 4 запирается и к нему прикладывается обратное напряжение конденсатора 9 (фиг. За).После запирания управляемого вентиля 4конденсатор 9 продолжает перезаряжаться через шунтирующий диод 16 и конденсатор 17 (если они имеются) или непосредственно через обмотку 2 возбуждения и дроссель 3, электрический вентиль 6, несколько увеличивая ток, протекающий по дросселю 3, что приводит к дальнейшему снижению тока возбуждения. В процессе перезаряда конденсатора 9 абсолютное значение обратного напряжения, приложенного к цепочкам электрических вентилей 6, 4 и 7, 5, снижается от максимального значения обратного напряжения Бао (в момент времени 1 з) до нуля (в момент времени 14). Далее напряжение изменяет полярность, становится прямым и нарастает за счет энергии, накопленной в дросселях 3 и 8.Включение электрического вентиля 13,которое произошло вместе с включением электрического вентиля 6, привело к дозаряду конденсатора 9 второго коммутирующего контура, подключенного к электрическому вентилю 5, до максимального прямого напряжения Ъ. После дозаряда коммутирующего конденсатора 9 (в момент времени 1 ) управляемый электрический вентиль 13 запирается, а постоянное значение напряжения Цп, приложенное к электрическому вентилю 5, сохраняется вплоть до момента времени 1. В этот момент времени производится включение электрических вентилей 5 и 12, поэтому напряжение на электрическом вентиле 5 (1+) скачком снижается до нуля (напряжение на открытом электрическом вентиле близко к нулю), а напряжение на электрическом вентиле 4 (1.1) начинает нарастать до значения Ц. Процесс происходит аналогично вышеописанному для моментов времени 1 а, 1 ь 1 г, 1 г, т 1, но в работе участвуют электрические вентили 5, 12 и 7,В интервале включенного состояния любого из электрических вентилей 4 или 5 (от момента времени 11 до 1 з) напряжение 11 равно нулю, После запирания управляемого электрического вентиля 4 или 5 к ним приложено обратное напряжение, которое также оказывается приложенным к цепям из последовательно соединенных вентилей 6, 4 и 7, 5, В интервале времени от т 4 до 1 е к одному из электрических вентилей 4 или 5 приложено максимальное прямое напряжение Ц, а на другом возрастает от О (в момент времени т 4) до Ц перед включением соответствующего перезарядного электрического вентиля 12, 13. Поэтому к цепям из последовательно соединенных электрических вентилей 6, 4 и 7, 5 оказывается приложено меньшее нарастающее напряжение. При увеличении частоты включения управляемых электрических вентилей (сокращении времени периода Тп ) интервалы времени от865679Повышение частоты подачи импульсов управления, сокращение времени Т - периода цикла управления, также приводит к снижению среднего значения прямого напряжения, приложенного к вентильным цепочкам 6, 4 и 7, 5 до тех пор, пока оно не снизится до нуля (фиг. Зг) или даже не достигнет максимального обратного значения (фиг. 3 д), при котором значение,ф будет минимально,Поскольку амплитуда обратного импульсанапряжения и его длительность (от 1 з до 1) 1 О определяются при выбранных параметрах контура коммутации максимальным значением тока, протекающего по дросселю 3 перед коммутацией соответствующего электрического вентиля 4 или 5, то увеличение тока якоря при том же ф приводит к увеличению тока через дроссель 3 и снижает напряжение У щ, Поэтому при постоянной частоте переключе.- ния электрических вентилей это вызывает увеличение среднего значения напряжениями а это ограничивает дальнейший рост тока ф по дросселю и даже увеличивает значениекоэффициента У, особенно при значениях ф меньших, чем то, которое будет иметь место при постоянном включении любой из вентильных цепей. Это позволяет так выбирать элементы регулятора, что при работе в режиме ослабления поля, ток будет ограничен и не превысит допустимых пределов. Это повышает устойчивость привода и его надежность. формула изобретенияо до 1 з и от 1 з до 1остаются практическинеизменными. Сокращается лишь интервалвремени 1 - 1 з, а тем самым длительностьи амплитуда прямого напряжения, прикладываемого к электрическим вентилям 6, 4 и 7, 5Дальнейшее повышение частоты переключения электрических вентилей приводит ктому, что среднее значение напряжения 1.)становится отрицательным. Максимальноеотрицательное значение 1.)з имеет место притакой частоте, при которой интервал времени 14 - 1 сокращается до нуля, При этойчастоте коэффициент ослабления поля имеет отрицательное значение ( ф ( 0),Работа регулятора с одним коммутирующим контуром отличается лишь некоторымизменением порядка работы электрическихвентилей. Вентили включаются и находятсяв проводящем состоянии в соответствии свременной диаграммой (фиг. З-д, ),Так вмомент времени 1подаются включающие импульсы на управляющие электроды электрических вентилей 6, 4 и 13. Вследствие этоговключаются электрические вентили 6 и 13Вентиль 4 был включен раньше и при непрерывном токе, протекающем по дросселю 3к моменту времени 11, проводит ток дросселя3 через конденсатор 9 и дроссель 8, Включенная вентильная цепь из электрическихвентилей 4 и 6 шунтирует через дроссель 3обмотку 2 возбуждения, а через электрический вентиль 13 осуществляет дозаряд коммутирующего конденсатора 9, который кончается к моменту времени 11 и электрический ЗОвентиль 13 запирается,В момент времени 1 з, который можетбыть выбран произвольно большим (но меньшим полупериода частоты подачи импульсовуправления), подается импульс управленияна электрический вентиль 5 и он включается. З 5Напряжение 1) мгновенно снижается донуля и коммутирующий контур оказывается подключенным к ранее включенному электрическому вентилю 4 и к моменту времени 1 з выключает электрический вентиль 4,а к нему прикладывается импульс обратного 40напряжения, Далее происходит процесс перезаряда коммутирующего конденсатора током, протекающим по дросселю 3. До момента времени 1 ток в дросселе продолжает нарастать, а после этого момента начинает снижаться, а конденсатор продолжает заряжать.ся за счет энергии, запасенной в дросселе3 до момента времени 1, аналогичного 1,при котором импульсы управления подаются на вентили 6, 5, 12 происходит дозарядконденсатора до значения Уа. Обмотка 2 50возбуждения теперь вновь шунтируется цепочкой электри .еских вентилей 5 и 7.Далее в момент времени 1, включаетсяэлектрический вентиль 4, к моменту 1 з выключается электрический вентиль 5 и нанем возникает импульс обратного напряжения, далее процесс протекает описанным выше образом. Регулятор возбуждения сериесной электрической машины содержащий электрические вентили, часть из которых включена в последовательную цепь, шунтирующую обмотку возбуждения, по крайней мере один из вентилей, включенных в последовательную цепь, управляемый последовательный дроссельноконденсаторный коммутирующий контур и цепь подзаряда коммутирующего конденсатора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазойа регулирования, параллельно обмотке возбуждения включена дополнительная цепь, из последовательно соединенных электрических вентилей, по крайней мере один из которых выполнен управляемым, причем каждый из управляемых вентилей связан с дроссельно-конденсаторным коммутирующим контуром.2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что между общей точкой цепей из последовательно соединенных вентилей и обмоткой возбуждения включен линейный дроссель.3. Регулятор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что каждая цепь из последовательно соединенных вентилей выполнена из неуправляемого и управляемого вентилей, последние из которых шунтированы соответствующим дроссельно-конденсаторным коммутирующим контуром.вательно соединенных электрических вентилей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР5402484, кл. В 60 1. 15/08, 1973. 86567974. Регулятор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов, все последовательно соединенные вентили выполнены управляемыми, а последовательный дроссельно-конденсаторный контур подключен между обшими точками последо/5ая,Редактор В. Иванова Заказ 7956/27 ВНИИПИ Го по делам 113035, Москва филиал ППП ПаСоставитель Л. РезниТехред А. БойкасТираж 735 ударственного комитета изобретений и откры Ж - 35, Раушская на ент, г, Ужгород, ул. оваКоррПодписСССРтийб., д.Проектн