SU736316A1

SU736316A1 - Device for regulating dc electric motor speed

Info

Publication number: SU736316A1
Application number: SU742063107A
Authority: SU
Inventors: Александр Александрович Брожат; Михаил Михайлович Климов; Константин Сергеевич Азбукин
Original assignee: Институт Механики Металлополимерных Систем Ан Белорусской Сср
Priority date: 1974-09-20
Filing date: 1974-09-20
Publication date: 1980-05-25

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл регулировани скорости электродвигателей посто нного тока средней мощности при двухпо упериодном выпр .1лении,The invention relates to electrical engineering and can be used to regulate the speed of a medium-power DC motor with a two-way rectifier,

Известное устройство дл управлени электродвигателем посто нного тока при двухполупериодном выпр млении содержит однофазный мостовый выпр митель, в диагональ по посто нному току которого В спючены обмотки возбуждени электродвигател посто нного тока, делитель напр жени на посто нном и переменном резисторах . Якорь электродвигател подключен к выпр мителю через тиристор (1. Отпирание тиристора происход гг в момент, когда опорное напр жение, снимаемое с части переменного резистора , превышает пр мое падение напр жени на диоде в цепи управл ющего электрода тиристора.A known device for controlling a direct current motor in a full-wave rectification contains a single-phase bridge rectifier, in which the diagonal of direct current is connected to the excitation windings of the direct current motor and the voltage divider on the direct and alternating resistors. The motor armature is connected to the rectifier through the thyristor (1. The unlocking of the thyristor occurs at the moment when the reference voltage removed from part of the variable resistor exceeds the direct voltage drop across the diode in the control electrode of the thyristor.

Недостаток устройства - ненадежность работы при регулировании скорости на низких оборотах, т.е, по вление качаний, возможное неза чоание тиристора при переходе сетевого напр жени через нуль, так как обмотки возбуждени включены параллельно выходу мостового выпр мите ЛЯ; сравнительно больша мощность, рассеиваема на элементах цепи управлени ,The drawback of the device is the unreliability of operation at speed regulation at low revs, i.e., the appearance of swings, the possible failure of the thyristor when the mains voltage goes to zero, since the field windings are connected in parallel with the output of the bridge rectifier LL; relatively large power dissipated on the elements of the control circuit,

Наиболее близким к изобретению по техничес.;с1а сущности и конс рук18 тинному исполнению силовой части схемы вл етс устройство, содержащее однофазный мостовой выпр митель с двум тиристорами в одном плече и двум диодами в другом 2, Систе15 .ма управлени содержит, генератор пилообразного напр жени , работающий по принципу зар да конденсаторов от источника посто нного тока с последую цим их разр дом с помощьюThe closest to the invention in technical terms; the essence and the design of the power part of the circuit is a device containing a single-phase bridge rectifier with two thyristors in one arm and two diodes in the other 2, the 15 m control system contains a sawtooth voltage generator operating on the principle of charging capacitors from a direct current source followed by their discharge using

20 диодных ключей. Напр жение обратной св зи снимаетс с регулируемого выкода выпp EИтeл , суммируетс с задающим напр жением и напр жением обратной положительной св зи по току электродвигател и подаетс на вход усилител посто нного тока, вы ходное напр жение которого оравниваето с пилообразным напр жением, В момент их равенства, происходит20 diode keys. The feedback voltage is removed from the variable drive output of the eItel, summed with the driving voltage and the positive feedback voltage of the motor and fed to the input of a DC amplifier, the output voltage of which is equalized with ramp voltage. equality happens

30 формирование импульса, включающего30 impulse formation including

тот или другой тиристор оиловой выпр мительной схемл.This or that thyristor power rectifier circuit.

Недостатки устройства - сложност конструкции, наличие дополкитапькых источников питани дл схемы управлени , возможна неустойчивач работа электродвигател на низких оборотах, что снижает надежность работы устройства.The drawbacks of the device are design complexity, the presence of additional power sources for the control circuit, the motor can be unstable at low speeds, which reduces the reliability of the device.

Цель изобретени - упрош,ение конструкции и повышение надежности работы устройства.The purpose of the invention is to simplify the design and increase the reliability of the device.

Цель достигаетс за счет того, что устройство снабжено двум включенными встречно разв зываюлими диодами и резисторами, .каждый из которых одним выводом подключен межд/ анодом порогового элемента и обкладкой разр дного конденсатора, а другим - к к-атоду соответствующего разв эывающего диода, последовательно соединенными посто нным и переменным резисторами, причем вывод посто нного резистора подключен к точке соединени анодов тиристоров, а вывод переменного резистора к точке соединени анодов разв зывающих диодов, а также, двум дополнительными цепочками, содержащими последовательно соединенные диод и посто нный- резистор,, один вывод которого соединен с катодом тиристора мостового выпр мител , а другой - с катодом указанного диода, анод которого через пороговый элемент и диод формировател импульсов соединен, с управл ющим электродом другого тиристора мостового выпр мител .The goal is achieved due to the fact that the device is equipped with two switched oppositely connected diodes and resistors, each of which is connected between one / anode of the threshold element and the discharge capacitor plate with the other, and connected to the to-atom of the corresponding developing diode in series fixed and variable resistors, with the output of the constant resistor connected to the connection point of the thyristor anodes, and the output of the variable resistor to the connection point of the connecting diode anodes, as well as two additional circuits containing a series-connected diode and a constant resistor, one output of which is connected to the cathode of the bridge rectifier thyristor, and the other to the cathode of the specified diode, the anode of which is connected to the control electrode of the other thyristor through the threshold element and the diode of the pulse former bridge straightener

Кроме, того, устройстве снабжено цепочкой, составленной из последовательно соединенных диода, переменного резистора и конденсатора, и двум встречно включенными диодг;ми , причем анод диода последовательной цепи соединен с точкой соединени переменного и посто нного ре .зисторов, а свободна обкладка конденсатора соединена с анодами встречно включенных диодов, катоды которых подключены соответственно к катодам тиристоров мостового выпр мител .In addition, the device is equipped with a chain composed of a series-connected diode, a variable resistor and a capacitor, and two counter-connected diodes, with the anode of the diode of the series circuit connected to the junction point of the variable and constant resistors, and the free capacitor plate is connected to anodes of counter-connected diodes, the cathodes of which are connected respectively to the cathodes of the thyristors of the bridge rectifier.

На чертеже- представлека принципиальна схема устройства,The drawing is a schematic diagram of the device,

Устройство содержит мостовой двухполупериодный выпр митель, в одно плечо которого включены силовые диоды 1, 2, а в другое силовые ти-ристоры 3, 4. В диагональ выпр мительного моста, включены корь злектрюдвигател 5 посто нного тока с поеледоват .ельной обмоткой возбуждени шунтированные диодом б, Мостовой выпр митель подключаетс к сети переменного напр жени через токоограничивдющие реакторы 7, 8 и коктакты 9 , 10 ,The device contains a full-bridge bridge rectifier, in one arm of which power diodes 1, 2 are included, and in another power thyristors 3, 4. In the diagonal of a rectifying bridge, a DC power plug is connected with a selectively wound excitation winding diode b, the bridge rectifier is connected to the alternating voltage network through current-limiting reactors 7, 8 and cocktails 9, 10,

Формирователь импульсов содержит разр дные конденсаторы 11, 12, подключенные одной обкладкой через пороговые элементы (динисторы) 13, 14 н диоды 15, 16 к управл ющим электродам тиристоров 3, 4, а второй - соответственно к их катодам. Обкладки разр дных конденсаторов il, 12f подключенные к пороговым элементам 13, 14, соединены между собой через цепочку, содержащую последовательно соединенные переменные резисторы 17, 1.8 и встречно, включенные разв зывающие диоды 19,The pulse shaper contains discharge capacitors 11, 12 connected by one plate through threshold elements (dynors) 13, 14 n diodes 15, 16 to the control electrodes of thyristors 3, 4, and the second to their cathodes, respectively. The discharge capacitor plates il, 12f connected to the threshold elements 13, 14 are interconnected via a chain containing series-connected variable resistors 17, 1.8 and counter-connected switching diodes 19,

20,Аноды диодов 19, 20 подключены к анодам тиристоров 3, 4 через последовательно соединенные переменное сопротивление 21 и посто нное сопротивление 22. Кроме того, формирователь импульсов снабжен двум цепочками, одна из которых содержит последовательно соединенныедиод 23 и резистор 24, причем анод диода 23 соединен с анодом динистора 14, а вывод резистора 24 - с катодом тиристора 3; втора цепочка содержит последовательно соединенные диод 25 и резистор 26, причем анод диода 25 соединен с анодом динистора 13, а вывод резистора 26 с катодом тиристора 4. Дл ограничени пусковых токов и увеличени скорости электродвигател до заданного значени устройство дл регулировани скорости содержит п.оследовательно включенн з е ДИ од 27, переменный резистор 23,конденсатор 29, причем анод диода 27 подключен к точке соединени посто нного резистора 22 и переменного20, Anodes of diodes 19, 20 are connected to the anodes of thyristors 3, 4 through series-connected variable resistance 21 and constant resistance 22. In addition, the pulse shaper is equipped with two chains, one of which contains series-connected diode 23 and a resistor 24, and the anode of the diode 23 connected to the anode of the dynistor 14, and the output of the resistor 24 to the cathode of the thyristor 3; the second chain contains a series-connected diode 25 and a resistor 26, with the anode of diode 25 connected to the anode of dynistor 13, and the output of resistor 26 to the cathode of thyristor 4. To limit the starting currents and increase the speed of the motor to a predetermined value, the device for controlling the speed contains a DI od 27, a variable resistor 23, a capacitor 29, with the anode of the diode 27 connected to the junction point of the constant resistor 22 and the alternating

21,а втора обкладка конденсатора 29 подключена к точке, соединени анодов диодов 30 и 31, като.пы которых подкльэчены соответственно к катодам силовых тиристоров 4 и 3, С целью разр да конденсатора 29 в момент выключени электродвигател 521, and the second plate of the capacitor 29 is connected to a point, connecting the anodes of the diodes 30 and 31, whose cathodes are connected to the cathodes of power thyristors 4 and 3, respectively, in order to discharge the capacitor 29 at the moment of turning off the electric motor 5

и подготовки устройства дл регулировани скорости к пуску конденсатор 29 зашунтирован цепочкой, содержащей последовательно соединен-, ные резистор 32 к раз 1ыкающий контакт 33, .Дл того, чтобы конденсатор 29 после запуска электродвигател не вли л на работу формировател импу.пьсов, его обкладка, соединенна с вкводо.ч переменного резистора 28, подключена также к ка ходу диода 34, анод которого через ,сопротивление 35 подключен к точке соединени силовых диодов 1 и 2.and preparing a device for controlling the speed to start-up, the capacitor 29 is bridged by a chain containing a series-connected resistor 32 to 1 times the pin 33, so that the capacitor 29 after starting the motor does not affect the operation of the impulse drive, its lining, connected to the input voltage of the variable resistor 28, is also connected to the path of the diode 34, the anode of which through, the resistance 35 is connected to the connection point of the power diodes 1 and 2.

Дл стабилизации скорости электродвигател посто нного тока 5 с повышенной точностььо устройство может быть дополнительно снабжено тахогенератором 36, выход которого через мостовой выпр. митель 37 под-, ключен к переменном:/ сопротиш;ению 38 устройства сравнени , ко второму резистору 39 которого подключен источник опорного (задающего) напр жени . Выход устройства сравнени (то есть средние точки переменных резисторов 38 и 39) подключен ко входу реверсивного усилител 40, к выходу которого подключен корь исполнитепьного микродвигател 41, перемещающего подвижный контакт переменного сбпротивлени 42, подключенного через переключатель 43 к выводу посто нного сопротивлени 22 Параллельна обмотка 44 электродвигател 5 через ограничивающий резистор и выпр митель подключена -к сети переменного напр жени через нормально открытые контакты 9 и 10,In order to stabilize the speed of the DC motor 5 with a high accuracy, the device can be additionally equipped with a tachogenerator 36, the output of which is via bridge volt. The driver 37 is connected to, is connected to the variable: / sotrotish; 38 device of the comparator, to the second resistor 39 of which the source of the reference (driving) voltage is connected. The output of the comparison device (i.e., the midpoints of the variable resistors 38 and 39) is connected to the input of the reversible amplifier 40, to the output of which is connected the measuring microcontroller 41 moving the moving contact of the variable resistance 42 connected to the output of the constant resistance 22 Parallel 44 electric motor 5 through the limiting resistor and rectifier connected to the alternating voltage network through normally open contacts 9 and 10,

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В момент замыкани контактов 9, 10 и размыкани контакта 33 начинаетс зар д конденсатора 29 по цепи: контакт 9 (или 10, в зависимости от мгновенной пол рности напр жени питающей сети), токоограничивающий реактор 7 (или 8), силовой диод 1 (или 2) последовательна обмотка и корь электродвигател 5, сопротивление 22 диод 27, переменный резистор 28, конденсатор 29, диод 30 (или 31). В момент зар да конденсатора 29 диод 27 через переменный резистор 29 и диоды 30, 31 шунтирует КС -цепочку формировател импульсрв , шунтирующее действие- на которую заканчиваетс после того, как потенциал катода диода 27 станет выше потенциала его анода. Зар д конденсатора 29 будет продолжатьс до величины напр жени питающей сети через резистор 35 и диод 34. Подачу управл ющих импульсов рассмотрим на примере включени тиристора 4. Зар д конденсатора 11 напр жением положительной пол рности происходит по цепи: контакт 9, реактор 7, диод, 1, электродвигатель 5, резистор 22, переменный резистор 21, диод 19, переменный резистор 18 конденсатор 11, токоограничивающий реактор 8, контакт 10. После того, как напр жение на конденсаторе 11 станет равным напр жению переключени динистора 14, на управл ющий электрод тиристора 4 подаетс импульс тока, тиристор 4 включаетс и шунтирует RC-цепочку, исключа ненужное рассеивание энергии на элементах схемы управлени . Аналогичным образом происходит включение тиристора 3. Зар д конденсатора 12 происходит по цепи: контакт lO, токоограничивающий реактор 8, диод 2, электродвигатель 5, резистор 22, переменно сопротивление 21, диод 20, переменный резистор 17, конденсатор 12, токоограничивающий реактор 7, контакт 9. После достижени на конденсаторе 12 напр жени переключени динистора 13 на управл ющий электрод тиристора 3 подаетс импульс тока, тиристор 3 включаетс и аналогично вышеописанному шунтирует К С-цепочку . Конденсатор 11 в этот момент времениAt the moment of closing the contacts 9, 10 and opening the contact 33, the capacitor 29 starts to charge in the circuit: contact 9 (or 10, depending on the instantaneous polarity of the supply voltage), current-limiting reactor 7 (or 8), power diode 1 (or 2) sequential winding and measles of an electric motor 5, resistance 22, diode 27, variable resistor 28, capacitor 29, diode 30 (or 31). At the moment of charging the capacitor 29, the diode 27 through the variable resistor 29 and the diodes 30, 31 shunts the CS circuit of the impulse driver, the shunting effect on which ends after the potential of the cathode of the diode 27 becomes higher than the potential of its anode. The charge of the capacitor 29 will continue to the value of the supply voltage through the resistor 35 and the diode 34. Let us consider the control pulses using the example of thyristor 4. The charge of the capacitor 11 with a positive polarity occurs along the circuit: pin 9, reactor 7, diode , 1, electric motor 5, resistor 22, variable resistor 21, diode 19, variable resistor 18 capacitor 11, current-limiting reactor 8, contact 10. After the voltage on the capacitor 11 becomes equal to the switching voltage of the dynistor 14, to the control electr One thyristor 4 is supplied with a current pulse, the thyristor 4 turns on and shunts the RC-chain, eliminating unnecessary dissipation of energy on the elements of the control circuit. The thyristor 3 is turned on in the same way. The capacitor 12 charge occurs along the circuit: contact lO, current-limiting reactor 8, diode 2, electric motor 5, resistor 22, alternating resistance 21, diode 20, variable resistor 17, capacitor 12, current-limiting reactor 7, contact 9. After the voltage of the switching of the dynistor 13 is reached on the capacitor 12, a current pulse is applied to the control electrode of the thyristor 3, the thyristor 3 is turned on and, similarly to the above, shunts the C-chain. Capacitor 11 at this point in time

перезар жаетс по цепи:.контакт 10, токоограничивающий реактор 8, конденсатор 11, диод 23, резистор 24, токоограничивающий реактор 7, конQ такт 9. Этим достигаетс автоматическа синхронизаци управл ющих импульсов с напр жением питающей сети. Угол включени тиристоров в пределах 0-180 регулируетс резис- тором 21, причем симметрию управл ющих импульсов регулируют резисторами 17, 18, Так как зар д конденсаторов 11 и 12 происходит через корь электродвигател 5, то в схеме управлени существует обратна св зь по скорости, что способствует ее стабилизации при различных колебани х момента на валу электродвигател . Если необходимо стабилизировать скорость с повьаиен5 ной точностью, то при помощи переключател 43 подключают переменный резистор 42, подвижный контатст которого св зан с валом исполнительного электродвигател 41. Еслм падение напр жени на резисторе 38 превышает (уменьшает) заданное напр жение на резисторе 39, то на входе реверсивного усилител 40 по витс сигнал рассогласовани , иrecharged across the circuit: .contact 10, current-limiting reactor 8, capacitor 11, diode 23, resistor 24, current-limiting reactor 7, end of cycle 9. This is achieved by automatically synchronizing the control pulses with the supply voltage. The turning-on angle of the thyristors within the range of 0-180 is controlled by the resistor 21, and the symmetry of the control pulses is controlled by the resistors 17, 18. Since the charge of the capacitors 11 and 12 occurs through the electric motor 5, the speed feedback exists which contributes to its stabilization at various fluctuations of the moment on the motor shaft. If it is necessary to stabilize the speed with immediate accuracy, then with the help of a switch 43 a variable resistor 42 is connected, the movable contact of which is connected to the shaft of the executive motor 41. If the voltage drop across the resistor 38 exceeds (decreases) the specified voltage on the resistor 39, then the input of the reversing amplifier 40 in accordance with a wits mismatch signal, and

5 исполнительный двигатель 41 начнет перемещать подвижный контакт переменного сопротивлени 42, увеличива (или уменьша ) его сопротивление до тех пор, пока напр жение на резисторе 38 не станет равным напр 05, the executive motor 41 will begin to move the moving contact of the variable resistance 42, increasing (or decreasing) its resistance until the voltage on the resistor 38 becomes equal to voltage 0

жению на резисторе 39, Таким образом , достигаетс точна стабилизаци скорости электродвигател при наличии различных возмущающих факторов .Thus, an accurate stabilization of the motor speed in the presence of various disturbing factors is achieved.

Соединение обкладок конденсаторов 11 и 1. через последовательно соединенные переменный резистор 18, диод 19, диод 20 и переменный резистор 17, а также соединение аноДов диодов 19,, 20 с анодами тиристЪров 3, 4 через переменный резистор 21 и посто нный 22 позвол ет повысить надежность работы за счет шунтировани тиристорами в открытом состо нии элементов фазорегулирующего устройства. Одновременное подключение обкладок конденсаторов 11 и 12, соединенных соответственно с пороговыми элементами 14 и 13 к катодам тиристоров 3 и 4 черезThe connection of capacitor plates 11 and 1. through series-connected variable resistor 18, diode 19, diode 20 and variable resistor 17, as well as the connection of anodes of diodes 19 ,, 20 with anodes of thyristors 3, 4 through variable resistor 21 and constant 22 allows increasing reliability of operation due to shunting by thyristors in the open state of elements of a phase-regulating device. Simultaneous connection of the plates of capacitors 11 and 12, connected respectively to threshold elements 14 and 13 to the cathodes of thyristors 3 and 4 through

последовательно соединенные диод 23 (25), резистор 24 (26) позвол ет автоматически синхронизировать подачу управл ющих импульсов на управл ющие электроды тиристоров 3diode 23 (25) connected in series, resistor 24 (26) automatically synchronizes the supply of control pulses to the control electrodes of the thyristors 3

и 4 с напр жением сети и четко ограничить фазы управл юших импупьсов в пределах . Соединение вывода резистора 22 через диод 27, переменный резистор 28 с обкладкой конденсатора 29, втора обкладка которого подключена к анодам диодов 30, 31, катоды которых подключены к катодам тиристоров 4 и 3, позвол ет плавно автоматически увеличивать CKOpqcTb до заданного значени и ограничивает пусковые токи электродвигател посто нного тока, Нал:ичие внутренней обратной св зи по скорости, а также подключение выхода тахогенератора 36 к одному из входов сравнивающего устройства;, содержащего переменный резистор 38, на который подаетс опорное (задающее ) напр жение, и подключение выхода сравнивающего устройства ко входу реверсивного усилител 40, к йыходу которого подключен исполнительный микродвигатель 41;, перемещающий подвижный контакт потенциометра 42, значительно повышает точность стабилизации скорости электродвигател при значительных колебани х момента на его валу или при наличии других возмущающих факторов оand 4 with a network voltage and clearly limit the control phases of impulses to within. Connecting the output of the resistor 22 through the diode 27, a variable resistor 28 with a capacitor plate 29, the second plate of which is connected to the anodes of the diodes 30, 31 whose cathodes are connected to the cathodes of thyristors 4 and 3, allows CKOpqcTb to smoothly automatically increase to a predetermined value and limits the starting currents DC motor, Nal: internal feedback on speed, as well as connecting the output of tachogenerator 36 to one of the inputs of the comparison device; containing a variable resistor 38, to which the reference (specifies) the voltage, and connecting the output of the comparison device to the input of the reversing amplifier 40, to the junction of which the executive micromotor 41 is connected, moving the moving contact of the potentiometer 42, significantly increases the accuracy of stabilization of the motor speed when there are significant fluctuations disturbing factors about

Claims

Invention Formula

I A device for controlling the speed of a DC motor of mixed excitation, comprising a bridge rectifier with two thyristors in one arm and two diodes in the other, forming pulse pulses each discharge capacitor through a successively connected threshold element, for example, a distor, and a diode connected in parallel to the control electrode-cathode section of the corresponding thyristor, characterized in that, in order to simplify the design and increase reliability, it is equipped with two included

counter-current diodes and variable resistors, Кс1 each of which is connected by one output between the anode of the threshold element and the discharge capacitor plate,. the other is connected to the cathode of the corresponding decoupling diode, connected in series with fixed and variable resistors, with the output of the fixed resistor being connected

Q to the point of connection of the thyristor anodes, and the output of the variable resistor to the point of connection of the anodes of the decoupling diodes, as well as two additional chains containing a series-connected diode

5 and a constant resistor, one output of which is connected to the cathode of the thyristor of the bridge rectifier, and the other to the cathode of the indicated diode, the anode of which is connected to the control electrode of the other thyristor of the bridge rectifier through the threshold element and the diode of the pulse shaper.

2. The device according to claim 1, wherein it is equipped with a chain composed of a series-connected diode, a variable resistor and a capacitor, and two counter-connected diodes, the anode of the series-diode connected to the connection point of the variable and fixed resistors , and the free plate of the capacitor is connected to the anodes of counter-enabled diodes, the cathodes of which are connected respectively to the cathodes of the thyristors of the bridge rectifier.

Sources of information

taken into account in the examination

1, Thyristors. Technical Reference, ed. Labuntsova V, A, M., Energie, 1971.

2. Polymer equipment and plastics processing. Kiev, Technical 1973.

ka