RU1790798C - Электропривод - Google Patents

Abstract

Использование: дл  регулировани  частоты вращени  однофазного коллекторного электродвигател . Сущность: в схему электропривода введены три переключател , согласующий элемент, второй диод и конденсатор, а источник опорного напр жени  снабжен дополнительными трем  выхог дами, общий вывод первого переключател  подключен к аноду тиристора, а подвижный контакт первого переключател  предназна чен дл  подключени  к соответствующим дополнительным выходам источника опорного напр жени , катод первого диода соединен с входом согласующего элемента и первым выводом конденсатора, второй вывод которого соединен с катодом тиристора, управл ющим электродом, подключенным к выходу согласующего элемента, второй ди- сд через второй переключатель подключен встречно параллельно тиристору,  корна  обмотка электродвигател  соединена с соответствующими подвижными выводами третьего переключател , второй вывод обмотки возбуждени  соединен с первым раз- мыкающим и вторым замыкающим контактамитретьего переключател , второй замыкающий и первый размыкающий контакты которого объединены и подключены к другому выводу источника питани . Указанные элементы и св зи позвол ют повысить КПД, надежность и расширить область применени  электропривода. 1 табл. 5 ил. ел С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам регулировани  частоты вращени  однофазного коллекторного электродвигател  и может найти широкое применение в различных отрасл х народного хоз йства как в быту, так и на производстве.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  управлени  двигателем, описанное в патенте США № 2939064 от 1962 г. кл. 318-246, содержащее включенный последовательно с двигателем управл емый вентиль, соединенный своим управл ющим электродом через пороговый элемент (диод) с ползуном переменного резистора. Последовательное переменным резистором включены посто нный резистор и конденсатор.

Указанное устройство по патенту США выбрано в качестве прототипа.

Известное устройство характеризуетс  следующими недостатками:

1. В нем используетс  только один полупериод питающей сети, что позвол ет иметь в нагрузке только 50% мощности.

2. Его схема зависит от особенностей отдельно вз тых тиристоров, что определ ет необходимость подбора тиристоров по управл ющему току отпирани .

3. Устройство ограничено использованием только одного питающего, напр жени .

Цель изобретени  - повышение КПД, надежности и расширение функциональных возможностей электропривода.

vj Ю О М

О 00

СО

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в схему электропривода введены три переключател , согласукщий элемент, второй диод и конденсатор, а источник опорного напр жени  снабжен дополнительными трем  выходами, общий вывод первого переключател  подключен к аноду тиристора, а подвижный контаТГпёрвого переключател  предназначен дл  подключени  к соответствующим Дополнительным выходам источника опорного напр жени , катод первого диода соединен со входом согласующего элемента и первым выводом конденсатора, второй вывод которого соединен с катодом тиристора, управл ющим электродом подключенным к выходу согласующего элемента, второй диод через второй переключатель подключен встречно параллельно тиристору,  корна  обмотка электродвигател  соединена с соответствующими подвижными выводами третьего переключател , второй вывод обмотки возбуждени  соединен с первым размыкающим и вторым .замыкающим контактами третьего переключател , второй замыкающий и первый размыкающий контакты которого объединены и подключены к другому выводу источника питани .

Добавление в схему одного неуправл емого вентил  обеспечивает поступление мрщности в нагрузку в течение фиксированного полупериода.

Использование во входной цепи тиристора в качестве усилител  низковольтного переключающего прибора, позвол ет существенно повысить полное сопротивление делител , который выполн ет, таким образом , роль согласующего элемента и, примен   который, можно не только исключить необходимость подбора тиристоров по управл ющему току отпирани  и устранить зависимость схемы от особенностей отдельно вз тых тиристоров, но также снизить разме- ры делител  и его стоимость.

Изменение величины ограничивающего резистора делител , задающего опорное напр жение на управл ющий вентиль при помощи переключател  П1 позвол ет прейти на другое напр жение питающей сети, причем при работе от любого питающего напр жени  27, 110 или 220 вольт сохран етс  номинальна  средн   мощность на валу на малых оборотах при воздействии на него внешней нагрузки,

Из всего диапазона частоты вращени  электродвигател  необходимо выделить малые обороты, т.к. именно на них осуществл ют многие операции; нарезание резьб, закручивание и выкручивание шурупов, болтов , гаек, сверление бетона, накрутку при

радиомонтаже и т.д. и что именно на них крайне желательно иметь большую мощность на валу электродвигател , что невозможно при других способах регулировани ,

которым присуща потер  мощности на малых оборотах электродвигател . На средних же и больших оборотах мощность, подводима  к нагрузке, достаточна дл  любых способов регулировани .

0 Сущность предполагаемого изобретени  по сн етс  чертежом, где на фиг. 1 представлена принципиальна  схема электропривода, на фиг.2 - график напр жени  питани  на электродвигателе при малых

5 оборотах без воздействи  на него внешней нагрузки, на фиг.З - график напр жени  питани  на электродвигателе при малых.оборотах при том же положении переменного резистора, что на фиг.2, но при воздействии

0 на него внешней нагрузки; на фиг.4 - график напр жени  питани  на электродвигателе при дальнейшем увеличении оборотов, на фиг.5 - график напр жени  на электродвигателе при включенном переключателе П2 и

5 среднем положении переменного резистора .

Схема регул тора оборотов состоит из управл емого вентил -тиристора 1, в катод которого включена нагрузка - однофазный

0 коллекторный электродвигатель 2, управл ющий электрод его через низковольтный переключающий прибор 3, выполн ющий роль согласующего элемента и выпр мл ющий диод 4 соединен с цепью управлени , состо5  щей из ограничивающего резистора 5 (по- следовательно соединенных двух одинаковых посто нных резисторов) величина которого определ етс  положением переключател  6, потенциометра 7 и диода

0 8, параллельно ему включен неуправл емый вентиль 9 через переключатель 10, Низковольтный переключающий прибор зашунтирован конденсатором 11. Схема подключаетс  к сети напр жением 27, 110,

5 220 вольт через фильтр радиопомех, состо щий из двух индуктивностей 12, 13 и двух конденсаторов 14, 15. Переключающий прибор 3 состоит из транзисторов разной проводимости , коллектор каждого из которых

0 соединен с базой другого, эмиттер р-п-р транзистора служит входом, а эмиттер п-р-п транзистора - выходом прибора. Нагрузкой p-n-ртранзистора  вл етс  резистор, а между эмиттером и коллектором n-p-п транзи5 стора включен стабилитрон с низким значением напр жени  стабилизации, которое определ ет напр жение переключени  прибора 3.

Работа устройства по предложенной схеме фазбеото упп -.ппни  основана на

сравнении напр жени  противоЭДС электродвигател , которое выпр мл етс  диодом 4 и задаетс  с помощью регулировки резистора 7.

Когда противоЭДС превышает опорное на напр жение (двигатель вращаетс  быстрее выбранной скорости), диод 4 смещен в обратном направлении, т.е. катод более положителен , чем анод и не происходит запуска тиристора, следовательно мощность к двигателю не поступает. При замедлении скорости также спадает напр жение противоЭДС и, если оно становитс  меньше опорного напр жени , то смещение на диоде 4 становитс  положительным (анод более по- ложителен), происходит запуск тиристора и на электродвигатель поступает соответствующа  мощность. Такое граничное значение скорости может устанавливатьс  потенциометром 7. Наибольший угол отпирани  ти- ристора, соответствующий наименьшей скорости, подводимой к двигателю, составл ет в данной схеме четверть периода, поскольку наиболее поздний момент отпирани  тиристора соответствует амплитудному значению напр жени  на управл ющем электроде тиристора.

Если нагрузка двигател  нарастаеттак, что его скорость и противо ЭДС снижаютс , тиристор отпираетс  с меньшей задержкой, увеличива  таким образом, подводимую мощность. В случае малой нагрузки и устав- ки соответствующей малой скорости двига- тель за четверть периода, в течение которого к нему подводитс  мощность, мо- жет настолько сильно увеличивать свою скорость , что в дальнейшем пройдет много периодов, прежде, чем его скорость упадет до установленного значени  и тиристор вновь откроетс . В результате на самых ма- лых оборотах двигател  возникают качани  или прерывистое вращение, обусловленное частотой запускающих импульсов тока, что дает положительный эффект при сверлении бетона и нарезании резьбы. При уменьшении сопротивлени  потенциометра 7 сначала будет увеличиватьс  частота запускающих импульсов тока, пока не сравн етс  с частотой сети, а дальше будет уменьшатьс  фазовый угол включени  тиристора (см.фиг.4), Регули- ровка переменного резистора 7 дает возможность измен ть число оборотов на валу электродвигател  от 0 до 60% от максимальных . При этом мощность в нагрузке измен лась от 25 до 50% (результатбыл получен при исследовательских испытани х на РЗСИ в г. Резекне Лат.в.ССР в августе 1988 г.)

В предлагаемой схеме опорное напр жение Ui должно об зательно, превысить противоЭДС двигател  Ua на величину напр жени  переключени , которое лежит в пределах 8-10 вольт. После отпирани  ключа шунтирующий его конденсатор разр жаетс  через управл ющий электрод тиристора, обеспечива  достаточно мощный импульс тока дл  отпирани  последнего . Это исключает необходимость подбора тиристоров по управл ющему току отпирани  и устран ет зависимость схемы от особенностей отдельно вз тых тиристоров.;

Таким образом, применение низковольтного переключающего прибора в качестве согласующего элемента между тирйстором и цепью управлени  позволило существенно повысить полное сопротивление последней .

Подключение с помощью переключател  10 неуправл емого вентил  обеспечило поступление мощности в нагрузку в течение фиксированного полупериода и позволило осуществить управление мощностью в пределах от половинного до максимального значени . Таким образом, весь диапазон изменени  числа оборотов электродвигател  с помощью электропривода составл ет 100% при изменении моа ности на валу от 25 до 100%.

При необходимости использовани  регул тора оборотов-электропривода с нагрузкой , рассчитанной на другое питающее напр жение, необходимо переключить в соответствующее положение переключатель 6 в соответствии с таблицей,

Использование электропривода при различных напр жени  питающей сети значительно расшир ет область его применени  в бытовых и производственных услови х.

Переключатель ПЗ предназначен дл  изменени  направлени  тока в  коре двигател  и осуществлени  при этом реверса нереверсивного двигател . Осуществл ть реверс нереверсивного Двигател  с возможностью наращивани  мощности за счет противоЭДС нужно только при использовании одного полупериода напр жени  сети, т.е. при выключенном лереключателе , что позвол ет избежать эффекта бегущего огн  на коллекторе электродвигател . Поэтому неуправл емый вентиль 9 должен включатьс  переключателем Па-10 только при нормальном , например, правом вращении электродвигател .

Пример. Регул тор оборотов-электро- привод выполнен в виде отдельной приставки дл  регулировани  частоты вращени  однофазных коллекторных двигателей и размещен в пластмассовом корпусе. Сверху регул тора выведена ручка потенциометра 7 и флажок переключател  Па, с одной боковой стороны розетка дл  подключени  нагрузки , а с другой - шнур питани  и флажок переключател  Tli, закрытый предохранительной скобой дл  исключени  возможности случайного переключени , а также флажок переключател  П2 дл  осуществлени  реверса. (Флажки переключателей на чертеже не обозначены). Внутри корпуса размещены элементы схемы - тиристор 1 КУ-202Н, диод 9 Д232Б, установленные на общем радиаторе, низковольтный переключающий прибор 3, состо щий из транзисторов КТ 502 Д, и КТ 503 Д, стабилитрона КС 183 А и резистора МЛТ 0,25 5,1 ком, выпр мл ющий диод 4 Д7Ж, посто  иные резисторы 5 МЛТ-2 10 ком, потенциометр 7 СП 30 А - 3,3 ком, диод 8 КД105В, конденсатор 11 К73-17-50 нк-250 в, а также фильтры радиопомех , состо щие из индуктивностей 12,13 и двух емкостей 14, 15 К73-17-470 нк-630 в, переключатель Пт - тумблер на три положени , П2-МТ-3, Пз-ТП-2.

Данна  приставка используетс  дл  регулировки частоты вращени  однофазных коллекторных электродвигателей (электро- дрелей, швейных машин, электроотверток) с сохранением номинальной средней мощности на валу за счет изменени  обратной св зи по величине противоЭДС двигател , а также регулировани  напр жени  в быто- вых приборах (утюгах, электрокаминах, электропа льниках, бра, торшерах, кино- фото-лампах и т.д.) при различных напр жени х питающей сети.

При использовании приставки совме- стно с электродрелью мощностью 400 Вт дл  сверлени  бетонной стены победитовым сверлом диаметром 6 мм с частотой вращени  сверла 60 об/мин, последнее заходит внутрь бетонной стены на глубину 40 мм за 30 сек. без затуплени  режущей части сверла,

Сохранение номинальной мощности на валу электродвигател  на малых оборотах при низком питающем напр жении позвол ет эффективно примен ть данный электроприводсовместно с электроинструментом (электродрели, гайковерты , электроотвертки, электронакручива- тели и т.д.), рассчитанном на низкое питающее напр жение (27-36 в) через понижающий трансформатор на промышленных предпри ти х, а также в услови х с повышенными требовани ми по электробезопасности .

Предложенный электропривод позвол ет надежно использовать правое и левое вращение электродвигател , исключа  при этом возникновение эффекта бегущего огн  по коллектору, присущего двухполупе- риодному режиму работы электродвигател  при изменении направлени  тока в его  коре на обратное с целью получени  левого вращени  при реверсе, и исключает выход его из стро .

Использование реверса на малых оборотах позвол ет эффективно с сохранением номинальной мощности на валу электродвигател  осуществл ть такие операции, как выкручивание шурупов, болтов, гаек, выворачивание метчиков в режиме нарезани  резьбы и т.д. дополнительно позвол ет расширить область применени  электропривода в бытовых и производственных услови х.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Электропривод, содержащий однофазный коллекторный универсальный электро- двигатель, последовательно с обмоткой . возбуждени  kotBpWo включен тйристор, анод которого соединен с одним выводом источника питани ; источник опорного напр жени , входами подключенный парал- лельно источнику питани , а выход соединен с анодом диода, отличаю щи и с   тем, что, С целью повышени  КПД, надежности и расширени  функциональных возможностей, в него введены три переключател , согласую- щий элемент, второй диод и конденсатор, а источник опорного напр жени  снабжен дополнительными трем  выходами, общий вы- вод Шрв0то перёключате л  подключен к

   аноду таристора, а подвижный контакт первого переключател  предназначен дл  подключени  к соответствующим дополнительным выходам источника опорного напр жени , катод первого диода соединен с входом согласующего элемента и первым выводом конденсатора, второй вывод которого соединен с катодом тиристора, управл ющим электродом подключенным к выходу согласующего элемента, второй диод через второй переключатель подключен встречно .параллельно тиристору,  корна  обмотка электродвигатели соединена с соответствующими подвижными выводами третьего переключател , второй вывод обмотки возбуждени  соединен с первым размыкающим и вторым замыкающим контактами

   третьего переключател , второй замыкаю- рого объединены и подключены к другому щий и первый размыкающий контакты кото- выводу источника питани .

   ериг. {..

   S.