SU1224942A1

SU1224942A1 - Controlled d.c.electric machine

Info

Publication number: SU1224942A1
Application number: SU843701097A
Authority: SU
Inventors: Аркадий Павлович Инешин
Priority date: 1984-02-16
Filing date: 1984-02-16
Publication date: 1986-04-15

Abstract

Изобретение относитс к электрическим машинам посто нного тока. Целью изобретени вл етс повышение надежности и снижение уровн электрических помех. Устройство содержит обмотку 1 кор , св занную через обмотку 2 возбуждени с плюсовым выводом 4 сети, а через обмотку 3 - с минусовым выводом 5 сети. К выводу 4 сети подсоединено начало обмотки 6 возбуждени . Конец обмотки 6 подключен к аноду гас шего диода 7 и через стабилитрон 9 и эммитер - коллекторный переход транзистора к выводу 5 сети. Транзистор 8 управл етс широтно-импульсным модул тором (ШИМ) 10. Цель достигаетс тем, что в устройство введена обмотка 12 возбуждени , транзистор 13 и стаг билитрон 14. При этом обмотка 12 концом подключена к выводу 5 сети. Начало обмотки 12 через резистор 11 соединено с катодом диода 7, а через .стабилитрон 14 и эммитер - коллекторный переход транзистора 13 с выводом 4 сети. Транзистор 13 управл етс также от ШИМ 10. 1 ил, с S5 (Л 1C 1чЭ 4 СО 4 toThe invention relates to electric machines of direct current. The aim of the invention is to increase reliability and reduce electrical noise. The device contains a winding 1 core, connected through the excitation winding 2 to the positive output 4 of the network, and through the winding 3 to the negative output 5 of the network. To the output 4 of the network, the start of the excitation winding 6 is connected. The end of the winding 6 is connected to the anode of the dimmer diode 7 and through the zener diode 9 and the emitter - the collector junction of the transistor to the output 5 of the network. Transistor 8 is controlled by a pulse width modulator (PWM) 10. The goal is achieved by the excitation winding 12, the transistor 13 and the bilitron 14 being inserted into the device. At the same time, the end 12 winding is connected to the output 5 of the network. The beginning of the winding 12 through the resistor 11 is connected to the cathode of the diode 7, and through the stabilitron 14 and the emitter - the collector junction of the transistor 13 with the output 4 network. Transistor 13 is also controlled from PWM 10. 1 sludge, with S5 (L 1C 1chE 4 CO 4 to

Description

1one

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в автоматических системах регулировани частоты вращени электродвигателей или выходного напр жени генераторов.The invention relates to electrical engineering and can be used in automatic systems for controlling the frequency of rotation of electric motors or the output voltage of generators.

Целью изобретени вл етс повышение надежности и снижение уровн электрических помех.The aim of the invention is to increase reliability and reduce electrical noise.

На чертеже представлена принципиальна схема системь регулировани частоты вращени управл емой электрической машины посто нного тока, используемой в качестве элб;к- тродвигател ,The drawing is a schematic diagram of the system for controlling the rotational speed of a controlled DC electric machine used as an electric motor;

Управл ема электрическа машина посто нного тока содержит обмотку кор 1, св занную через сериесную обмотку 2 возбуждени и обмотку 3 д ополнительньпс полюсов одним концом с плюсовым 4, а другим - с минусовым 5 силовыми выводами электрической сети, первую обмотку 6 возбу;едени , соединенную началом с плюсовым силовым выводом электрической, сети, а концом - с анодом гас щего диода 7 и через параллельно соединенные эмиттер-коллекторный переход первог ключевого транзистора 8 и первый защитный стабилитрон 9 - с минусовым силовым выводом электрической сети, управл емый широтно-импульсн 1й модул тор 10,-первым выходом подключенный к управл ющему переходу первого гслючевого транзистора, ограничительный резистор 11, вторую обмотку 12 возбуждени , намотанную согласно с первой обмоткой возбуждени , второй ключевой транзистор 13 и второй за- вдатный стабилитрон 14. -Конец второй обмотки 12 возбуждени соединен с минусовым силовым выводом5 электрической сети, а начало через параллельно включенные змиттер-коллектор ный переход второго ключевого транзистора 13 и второй за 1штный стабилитрон 14 - с плюсовым силовым выводом электрической сети, а через ограничительный резистор 11 - с катдом гас щего диода 7, управл ющий переход второго ключевого транзистора подсоединен к второму выходу управл емого широтно-импульсного модул тора 10.The controlled direct current electric machine contains the winding of the core 1 connected through the serial winding 2 of the excitation and the winding 3 d of additional poles at one end with the positive 4, and the other with the minus 5 power leads of the electrical network, the first winding 6 is excited; beginning with a positive power output of the electrical network, and the end with the anode of the extinguishing diode 7 and through a parallel first emitter-collector junction of the first key transistor 8 and the first protective Zener diode 9 - with a negative power output electr network, controlled by pulse-width 1st modulator 10, is the first output connected to the control transition of the first dongle transistor, the limiting resistor 11, the second excitation winding 12 wound in accordance with the first excitation winding, the second key transistor 13 and the second inverter Zener diode 14. - The end of the second winding 12 of the excitation is connected to the minus power output 5 of the electrical network, and the beginning through the parallel-connected emitter-collector junction of the second key transistor 13 and the second for 1 pc. 14 with a positive power output of the electrical network, and through a limiting resistor 11 with a quenching diode 7, the control transition of the second key transistor is connected to the second output of the controlled pulse-width modulator 10.

Система регулировани частоты врщени с управл емой электрической машиной посто нного тока может допонительно- включать в себ датчик 15A frequency control system with a direct current controlled electric machine may additionally include a sensor 15.

2 i94222 i9422

частоты вращени электрической мащи ны пос;то нного тока, выход которого подключен к входу измерительного органа 16 отклонени частоты вращени , J Выход измерительного органа 16 отклонени частоты вращени подсоединен к управл ющему входу управл емого щиротмо-импульсного модул тора 10.the frequency of rotation of the electrical equipment of the current, the output of which is connected to the input of the measuring unit 16 of the rotational frequency, J The output of the measuring body 16 of the rotational frequency is connected to the control input of the controlled pulse-width modulator 10.

Управл ема электрическа мащина 10 посто нного тока работает следующим образом.The controllable direct current electrical system 10 operates as follows.

Регулирование среднего значени тока в первой 6 и второй 12 обмотках возбуж,цени осуществл етс путем из- J5 менени относительной продолжительности открытого состо ни первого 8 и второго 13 ключевых транзисторов. У1фавление указанными транзисторами 8 и 13 осуществл ет управл емый ши- 20 ротно-импульсный модул тор, причем в зависимости от схемного решени управл емого щ1-гротно-импульсного модул тора он может либо открывать и закрывать первый и второй ключе- 25 вые транзисторы одновременно, либо управл ть ими в противофазе, когда момент открыти первого ключевого транзистора смещен по отношению к моменту открыти второго ключевого 30 транзистора на половину периода переключений.The regulation of the average value of the current in the first 6 and second 12 windings of the excitation, is done by changing the relative duration of the open state of the first 8 and second 13 key transistors. The control of these transistors 8 and 13 is carried out by a controlled pulse-width modulator, and depending on the circuit design of the controllable square 1-grotto pulse modulator, it can either open and close the first and second key transistors simultaneously, or control them in antiphase, when the moment of opening of the first key transistor is shifted relative to the moment of opening of the second key 30 transistor by half the switching period.

В каждый момент времени возможен один из трех вариантов состо ний первого и второго ключевых транзисторов: когда оба ключевых транзистора -открыты, когда оба ключевых транзистора закрыты, когда один из ключевых транзисторов закрыт, а другой открыт.At any time, one of the three variants of the first and second key transistors is possible: when both key transistors are open, when both key transistors are closed, when one of the key transistors is closed, and the other is open.

При открытий обоих ключевых транзисторов токи первой и второй обмоток возбуждени протекают по цепи: плюсовой силовой вывод 4 электрической сети - перва обмотка 6 воз- б окдени - первый ключевой транзистор 8 и второй ключевой транзистор 13 - втора обмотка 12 возбуждени - минусовой силовой вывод 5 электрической сети. В этом случае общий ток возбуждени максимальный.When both key transistors are opened, the currents of the first and second excitation windings flow through the circuit: the positive power output 4 of the electrical network - the first winding 6 of the voltage - the first key transistor 8 and the second key transistor 13 - the second winding 12 of the electric power - the negative power output 5 of the electric network. In this case, the total excitation current is maximum.

При закрытии обоих ключевых транзисторов ток возбуждени протекает по цепи: плюсовой силовой вывод элек- трической сети 4 - перва обмотка 6 возбуждени - гас щий диод 7 - ограничительный резистор 11 - втора обмотка возбуждени 12 - минусовойWhen both key transistors are closed, the excitation current flows through the circuit: positive power output of the electrical network 4 — first excitation winding 6 — extinguishing diode 7 — limiting resistor 11 — second excitation winding 12 — minus

силовой вывод обмотки 5 возбуждени и имеет минимальное значение.power output winding 5 excitation and has a minimum value.

В случае, когда один из ключевых транзисторов открыт (например, первый ), а другой закрыт (например, втрой ) , ток возбуждени протекает по следующим цеп м: плюсовой силовой вывод электрической цепи - перва обмотка возбуждени - первый ключевой транзистор - минусовой силовой вывод электрической сети-; плюсовой силовой вывод электрической сети - перва обмотка возбуждени - гас щий диод - ограничительный резистор втора обмотка возбуждени - минусовой силовой вывод электрической сети . При этом ток возбуждени имеет промежуточное значение между максимальным и минимальным.In the case when one of the key transistors is open (for example, the first one), and the other is closed (for example, three times), the excitation current flows through the following circuits: a positive power output of the electric circuit — the first excitation winding — the first key transistor — the negative power output of the electric network-; the positive power output of the electrical network — the first excitation winding — the extinguishing diode — the limiting resistor; the second excitation winding — the negative power output of the electrical network. In this case, the excitation current has an intermediate value between maximum and minimum.

Во всех трех рассмотренных случа х ток, потребл емый от электрической сети на возбуждение управл емой электрической машины посто нного тока, неравен нулю, а диапазон изменени этого тока меньше, чемIn all three cases considered, the current consumed from the electrical network for the excitation of a controlled DC electric machine is not equal to zero, and the range of variation of this current is less than

&7& 7

аналогичный диапазон в прототипе. Поэтому уменьшаетс амплитуда импульсного потребител тока в электрической сети, что снижает уровень электрических помех.similar range in the prototype. Therefore, the amplitude of the pulse current consumer in the electrical network is reduced, which reduces the level of electrical noise.

Защита первого и второго ключевых транзисторов от перенапр жений, возникающих вследствие резкого изменени тока в обмотках возбуждени и от импульсных перенапр жений в электрической сети, осуществл етс защитными стабилитронами, которые при превышении напр жени ми между эмиттером и коллектором этих транзисторов допустимой величины пробиваютс и уменьшают эти напр жени .The protection of the first and second key transistors against overvoltages arising due to an abrupt change in current in the field windings and from impulse overvoltages in the electrical network is provided by protective zener diodes which, when the voltage between the emitter and collector of these transistors exceeds the allowable value, penetrate and reduce these tension

В случае обрыва цепей одной из обмоток возбуждени ток протекает по другой обмотке возбуждени . Поэтому при использовании управл емой электрической машины посто нного тока в двигательном режиме уменьшаетс веро тность полного исчезновени тока возбуждени и возрастани частоты вращени управл емой электрической машины посто нного тока выше допустимого значени , которое может привести к выходу ее из стро . Кроме того, при перепутанной пол рности электрической сети не происходит короткого замыкани в управл емой электрическо машине посто нного тока через гас - мий диод и первый защитный стабилитрон что имеет место в прототипе.In case of breakage of the circuits of one of the field windings, the current flows through the other field winding. Therefore, when using a controlled DC electric machine in a motor mode, the probability of the complete disappearance of the excitation current and an increase in the rotation frequency of the controlled DC electric machine above the permissible value, which can lead to its failure, decreases. In addition, when the electric network is reversed, the short circuit in the controlled electric machine of direct current through the gassing diode and the first protective zener diode that takes place in the prototype does not occur.

2249А242249A24

так как величина тока через защитные стабилитроны и гас щий диод при перепутанной пол рности напр жени сети ограничена сопротивлением ограничи , тельного резистора. Это приводит к увеличению надежности работы управл емой электрической машины посто нного тока.Since the magnitude of the current through the protective Zener diodes and the extinguishing diode when the polarity of the network is confused is limited by the resistance of the limiting resistor. This leads to an increase in the reliability of operation of the controlled DC electric machine.

Таким образом, при использовании предложенной управл емой электрической машины посто нного тока по сравнению с прототипом повышаетс надежность.работы и снижаетс уровень электрических помех в электрической сети.Thus, using the proposed DC electric machine as compared to the prototype, the reliability is increased. The work and the level of electrical noise in the electrical network is reduced.

Claims

Invention Formula

A controlled DC electric machine containing a core winding connected to one end with a positive one and the other with a negative power leads of the electrical network, the first field winding connected to the start with a positive power lead of the electric network, and the end to the anode of the damping diode and through parallel-connected, emitter-collector junction of the first key transistor and the first protective zener diode - with a minus power output of the electrical network, controlled by a pulse-width modulator, the first output under key to the manager

the transition of the first key transistor, the limiting resistor, is about tying with the fact that, in order to increase reliability and reduce the level of electrical interference,

It has a second excitation winding, wound in accordance with the first excitation winding, a second key transistor and a second protective zener diode, with the end of the second

the excitation winding is connected to the minus power output of the electrical network, and the beginning through the parallel-connected emitter - the collector junction of the second key transistor and the second protective zener diode - with the positive power junction of the electrical network and through the limiting resistor to the cathode of the damping diode, which controls the second junction

The key transistor is connected to the second output of the controlled pulse width modulator.