SU930552A2 - Устройство дл регулировани посто нного напр жени на двигател х посто нного тока дл подвижного состава с централизованным источником электроснабжени - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам постоянного тока с тиристорными широтно-импульсйыми преобразователями.

По основному авт. св. № 737930 ⁵ известна система импульсного управления электродвигателем постоянного тока, содержащая шунтированный обратным диодом электродвигатель, подключенный через силовой тиристор к импульсному источнику постоянного напряжения, формирователь импульсов, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, и подключен·^ ную к источнику управляющего напряжения последовательную цепь из зарядного резистора и конденсатора, общая точка которых через стабилитрон соединена со входом генератора импуль- _а сов [ Т ].

Известная система обеспечивает плавное регулирование скважности напряжения на нагрузке, но без необхо2 димого во многих случаях ограничения тока нагрузки на заданном уровне, что ограничивает возможности применения системы.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы импульсного управления электродвигателем постоянного тока.

Цель достигается тем, что в систему дополнительно введены транзистор, .шунтирующий разрядный тиристор, Т-образный RC-фильтр, включенный между источником управляющего напряжения. и базой транзистора, и трансформатор, . первичная обмотка которого включена последовательно в цепь питания шунтированного обратным диодом электродвигателя, а вторичная шунтирована резистором и через -последовательно соединенные диод и стабилитрон подключена параллельно конденсатору RC-фильтра.

На фиг. 1 показана схема системы импульсного управления электродвига?

телём постоянного тока; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие ее работу.

Система содержит подключенный к положительному полюсу источника импульсного напряжения диод 1, через который питается формирователь импульсов 2, и зарядный резистор 3, шунтированный транзистором 4, база которого через резистор 5 подключена к конденсатору 6 и резистору 7, конденсатор 8, параллельно которому подключена цепочка из резистора 9, тиристора 10, к катоду которого подключен диод 11, а к аноду - стабилитрон 12. В цепь нагрузки включены силовой тиристор 13, двигатель 14, шунтированный диодом 15, первичная обмотка 16 трансформатора 17, вторичная обмотка 18 трансформатора шунтирована резистором 19 и одним выводом подключена к цепочке: диод 20 и стабилитрон 21. Элементы 57 образуют Т-образный RC-фильтр, вход которого соединен с источником управляющего напряжения.

Схема управления и силовая часть питаются'.напряжением импульсной формы с постоянной скважностью (фиг. 2а). Среднее напряжение, подводимое к нагрузке, зависит от момента открывания тиристора 13 в пределах импульсов питающего напряжения.

Регулирование момента открывания тиристора 13 осуществляется следующим образом.

При Uy=0 транзистор 4 закрыт. При поступлении очередного импульса питающего напряжение конденсатор 8 заряжается практически только через резистор 3. При этом напряжение на конденсаторе 8 достигает пробивного напряжения стабилитрона 12 в конце питающего импульса. В этот момент запускается формирователь импульсов 2 и открывается тиристор 13. К нагрузке пропускается небольшая часть импульса напряжения (фиг. 26). В последующей паузе тиристоры 10 и · 13 восстанавливают свои запирающие свойства. Ток в якоре (фиг. 2в) до поступления очередного импульса протекает за счет электромагнитной энергии двигателя через диод 15.

По мере увеличения U_y уменьшается сопротивление в цепи заряда конденсатора 8 и время его заряда. Это приводит к увеличению длительности импульсов (фиг. 2д), пропускающих тиристором 13 к нагрузке и среднего тока в .цепи якоря (фиг. 2е).

В силовой цепи ток нагрузки имеет две формы: непрерывную - в цепы якоря (фиг. 2в, е) и импульсную в силовом тиристоре 13 и первичной обмотке 16. За один период питающеЮ го напряжения на обмотке 18 наводится дважды импульсная ЭДС: в моменты открывания и закрывания тиристора 13, причем при открытом тиристоре 13 ЭДС не влияет на работу тиристо15 ра 4, так как не пропускается диол дом 20.

При закрытом тиристоре 13 энергия, запасенная в индуктивности трансформатора Тока, рассеивается на рёзис20 торе 19, создавая на нем спадающее напряжение от значения, пропорционального току двигателя в момент выключения тиристора 13. Коэффициент пропорциональности при этом зависит 25 от величины резистора 19 и соотношения витков обмоток трансформатора 17 (фиг. 2г, ж). Такая форма сигнала удобна для введения в цепь обратной связи тем, что импульс подается в ₃₀ в паузе и сглаживать его нет необходимости. В приведенной схеме реализуется задержанная обратная связь по току. При некоторой величине тока нагрузки сумма напряжений на конденсаторе 6 и на обмотке 18 превысят пробивное напряжение стабилитрона 21, и на входе транзистора 4 будет уменьшаться открывающий сигнал. Соответственно увеличивается сопротивление в цепи зарядка конденсатора .8 и уменьшается длительность импульса, пропускаемого тиристором 13 к нагрузке. Двигатель будет работать на естественной характеристике до величины тока нагрузки I = 1_отс - (·στο ^ток отсечки).

Дальнейшее увеличение тока якоря при увеличении нагрузки зависит от коэффициента обратной связи, величина которого может регулироваться ⁵⁰ резистором 5·

В динамическом отношении цепь обратной связи представляет звено с запаздыванием. Время запаздывания находится в пределах от 5 до Т · (Т - период следования импульсов). Поэтому небольшое перерегулирование наблюдается только при ступенчатом увеличении управляющего воздействия.

При нормальных режимах управления и практически любых реальных темпах возмущающих воздействий перерегулирование отсутствует.

Для многих рабочих механизмов цикличного действия необходимо осуществлять разгон двигателя за минимально возможное время. Это достигается при условии разгона двигателя с предельным током нагрузки. Характеристики двигателя, обеспечивающие разгон двигателя с постоянным током якоря, считаются для таких условий оптимальными. Как следует из описания, схемное решение узла обратной связи обеспечивает работу двигателя на оптимальных характеристиках. Достоинством схемного решения является малое количество элементов, т.е. простота схемы и отсутствие инерционных (сглаживающих) элементов. Это дает возможность исключить из прямого канала корректирующие элементы и упростить схему в целом.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к электроприводам посто нного тока с тиристорными широтно-импульсйыми преобразовател ми По основному авт. св. № 737930 известна система импульсного управлени  электродвигателем посто нного тока, содержаща  шунтированный обратным диодом электродвигатель, подключенный через силовой тиристор к импульсному источнику посто нного напр жени , формирователь импульсов выход которого соединен с управл ющим электродом тиристора, и подключе ную к источнику управл ющего напр же ни  последовательную цепь из зар дного резистора и конденсатора, обща  точка которых через стабилитрон соединена со входом генератора импульсов 1 Известна  система обеспечивает плавное регулирование скважности напр жени  на нагрузке, но без необходимого во многих случа х ограничени  тока нагрузки на заданном уровне, что ограничивает возможности применени  системы. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей системы импульсного управлени  электродвигателем посто нного тока. Цель достигаетс  тем, что в систему дополнительно введены транзистор , .шунтирующий разр дный тиристор, Т-образный RC-фильтр, включенный между источником управл ющего напр жени , и базой транзистора, и трансформатор ,, первична  обмотка которого включена последовательно в цепь питани  шунтированного обратным диодом электродвигател , а вторична  шунтирована резистором и через -последовательно соединенные диод и стабилитрон подключена параллельно конденсатору RC-фильтра. На фиг. 1 показана схема системы импульсного управлени  электродвига 39 телем посто нного тока; на фиг. 2 временные диаграммы, по сн ющие ее работу, Система содержит подключенный к положительному полюсу источника импульсного напр жени  диод 1, через который питаетс  формирователь импульсов 2, и зар дный резистор 3 шунтированный транзистором , база которого через резистор 5 подключена к конденсатору 6 и резистору 7 конденсатор 8, параллельно которому подключена цепочка из резистора 9. тиристора 10, к катоду которого подключен диод 11, а к аноду - стабили рон 12. В цепь нагрузки включены силовой тиристор 13 двигатель Т, ш: нтированный диодом 15 первична  обмотка 16 трансформатора 17, вторич на  обмотка 18 трансформатора шунтирована резистором 19 и одним выводом подключена к цепочке: диод 20 и стабилитрон 21. Элементы образуют Т-образный КС-фильтр, вход которого соединен с источником управл ющего напр жени . Схема управлени  и силова  часть питаютс .напр жением импульсной формы с посто.чнной скважностью (фиг. 2а). Среднее напр жение, подводимое к нагрузке, зависит от момента открывани  тиристора 13 в пре делах импульсов питающего напр жени . Регулирование момента -открывани  тиристора 13 осуществл етс  сле дующим образом. При транзистор V закрыт. При поступлении очередного импульса питающего напр жение конденсатор 8 зар жаетс  практически только через резистор 3« При этом напр жение на конденсаторе 8 достигает пробивного напр жени  стабилитрона 12 в конце питающего импульса. В этот мо мент запускаетс  формирователь импульсов 2 и открываетс  тиристор 13 К нагрузке пропускаетс  небольша  часть импульса напр жени  (фиг. 26) В последующей паузе тиристоры 10 и 13 восстанавливают свои запирающие свойства. Ток в  коре (фиг. 2в) до поступлени  очередного импульса про текает за счет электромагнитной эне гии двигател  через диод 15. По мере увеличени  Uy уменьшает с  сопротивление в цепи зар да конденсатора 8 и врем  его зар да. Это приводит к увеличению длительности импульсов (фиг. 2д), пропускающих тиристором 13 к нагрузке и среднего тока в .цепи  кор  (фиг. 2е). В силовой цепи ток нагрузки имеет две формы: непрерывную - в цепц  кор  (фиг. 2в, е) и импульсную в силовом тиристоре 13 и первичной обмотке 16. За один период питающего напр жени  на обмотке 18 наводитс  дважды импульсна  ЭДС: в моменты открывани  и закрывани  тиристора 13 причем при открытом тиристоре 13 ЭДС не вли ет на работу тиристора 4; так как не пропускаетс  диог . дом 20. При закрытом тиристоре 13 энерги , запасенна  в индуктивности трансформатора toKa, рассеиваетс  на резисторе 19 создава  на нем спадающее напр жение от значени , пропорционального току двигател  в момент выключени  тиристора 13. Коэффициент пропорциональности при этом зависит от величины резистора 19 и соотношени  витков обмоток трансформатора 17 (фиг. 2г, ж). Така  форма сигнала удобна дл  введени  в цепь обратной св зи тем, что импульс подаетс  в в паузе и сглаживать его нет необходимости . В приведенной схеме реализуетс  задержанна  обратна  св зь по току. При некоторой величине тока нагрузки сумма напр жений на конденсаторе 6 и на обмотке 18 превыс т пробивное напр жение стабилитрона 21, и на входе транзистора k будет уменьшатьс  открывающий сигнал. Соответственно увеличиваетс  сопротивление в цепи зар дка конденсатора .8 и уменьшаетс  длительность импульса , пропускаемого тиристором 13 к нагрузке. Двигатель будет работать на естественной характеристике до беличины тока нагрузки I IQTC О отсечки). Дальнейшее увеличение тока  кор  при увеличении нагрузки зависит от коэффициента обратной св зи, величина которого может регулироватьс  резистором 5. В динамическом отношении цепь обратной св зи представл ет звено с запаздыванием. Врем  запаздывани  находитс  в пределах от Q до Т (т - период следовани  импульсов). Поэтому небольшое перерегулирование наблюдаетс  только при ступенчатом увеличении управл ющего воздействи . При нормальных режимах управлени  и практически любых реальных темпа возмущающих воздействий перерегули рование отсутствует. Дл  многих рабочих механизмов цикличного действи  необходимо осуществл ть разгон двигател  за минимально возможное врем . Это достигаетс  при условии разгона двигател  с предельным током нагрузки. Характеристики двигател , обеспечиваю щие разгон двигател х посто нным током  кор , считаютс  дл  таких условий оптимальными. Как следует из описани , схемное решение узла обратной св зи обеспечивает работу двигател  на оптимальных характеристиках . Достоинством схемного решени   вл етс  малое количество элементов, т.е. простота схемы и отсутствие инерционных (сглаживающих ) элементов. Это дает возможност исключить из пр мого канала корректиру1сицие элементы и упростить схему в целом. . 526 Формула изобретени  Устройство дл  регулировани  посто нного напр жени  на двигател х посто нного тока дл  подвижного состава с централизованным источником электроснабжени  по авт. св. №737930 отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей системы, в нее дополни-, тельно введены зар дный резистор, Т-образный RC-фильтр, включенный между источником управл ющего напр жени  и базой транзистора, и трансформатор , первична  обмотка которого включена последовательно в цепь питани , шунтированного обратным диодом электродвигател , а вторична  обмотка трансформатора шунтирована резистором и через последовательно соединенные диод и стабилитрон подключена параллельно конденсатору RC-фильтра. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 737930, кл. Н 02 Р 5/16, 1978.

   H и го b-W С:ЬФиг .1

   R П П П

   JL Л Л

   1

   л И (I

   ж

   Фиг, 2