устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Классы МПК: | H02P3/12 путем торможения коротким замыканием или путем резистивного торможения |
Автор(ы): | Тукмаков В.П., Алексеев А.К., Дмитриев Г.Н., Дмитриева С.К., Кудряшов Ю.П., Тукмаков П.К. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-11-10 публикация патента:
27.04.2004 |
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для динамического торможения в электроприводах постоянного тока в различных отраслях промышленности. Технический результат заключается в создании устройства, обеспечивающего точность торможения и надежность работы за счет использования для управления управляемым выпрямителем сигнала рассогласования системы автоматической стабилизации ускорения торможения электродвигателя. Для этого устройство содержит управляемый выпрямитель, фильтр, обмотку независимого возбуждения электродвигателя, контактор с одним замыкающим и с одним размыкающим контактами, кнопку “СТОП”, первый вывод которой подключен к одной из фаз источника переменного напряжения, второй вывод кнопки “СТОП” через кнопку “ПУСК” и параллельно подключенный ей замыкающий контакт контактора соединен с первым выводом обмотки контактора, второй вывод которой подключен ко второй фазе источника переменного напряжения, датчик ЭДС вращения, электродвигатель, а также задающее устройство, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход датчика ЭДС вращения через дифференцирующее устройство подсоединен ко второму входу блока сравнения, выход которого подключен к входу управляемого выпрямителя, источник постоянного напряжения через первый и второй дополнительные замыкающие контакты контактора подключен к якорной обмотке электродвигателя независимого возбуждения. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, содержащее управляемый выпрямитель, выход которого через фильтр подключен к обмотке независимого возбуждения электродвигателя, контактор с одним замыкающим и с одним размыкающим контактами, кнопку “СТОП”, первый вывод которой подключен к одной из фаз источника переменного напряжения, второй вывод кнопки “СТОП” через кнопку “ПУСК” и параллельно подключенный ей замыкающий контакт контактора соединен с первым выводом обмотки контактора, второй вывод которой подключен ко второй фазе источника переменного напряжения, датчик ЭДС вращения через размыкающий контакт контактора подсоединен к якорной обмотке электродвигателя, отличающееся тем, что в него введены задающее устройство, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход датчика ЭДС вращения через дифференцирующее устройство подсоединен ко второму входу блока сравнения, выход которого подключен ко входу управляемого выпрямителя, источник постоянного напряжения через первый и второй дополнительные замыкающие контакты контактора подключен к якорной обмотке электродвигателя независимого возбуждения.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для динамического торможения в электроприводах постоянного тока в различных отраслях промышленности.Известно устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, которое содержит источник питания, к клеммам которого через ключ и диод подключены якорная обмотка электродвигателя, основной транзистор, эмиттер-коллекторный переход которого через тормозной резистор подключен к якорной цепи электродвигателя, а в базовую цепь включен ограничительный резистор, дополнительный транзистор, через эмиттер-коллекторный переход которого подключена обмотка возбуждения к источнику питания, эмиттер-базовый переход дополнительного транзистора подключен к тормозному резистору, а база основного транзистора через ограничительный резистор соединена с базой дополнительного транзистора. Обмотка возбуждения шунтирована диодом [1].Однако указанное устройство имеет невысокую точность и низкую эффективность торможения, что связано с отсутствием регулирования тормозного тока в процессе торможения.Известно устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, которое содержит первый и второй контакты и резистор динамического торможения, подключенные к выводам якорной обмотки электродвигателя, параллельно резистору динамического торможения подключен датчик тока торможения, который выполнен в виде потенциометра, между крайним и средним выводами которого подключены выводы переменного тока первого двухполупериодного выпрямительного моста. Один вывод постоянного тока первого выпрямительного моста соединен с катодом стабилитрона, анод которого через резистор подключен к аноду светодиода оптронного ключа. Катод светодиода соединен с другим выводом постоянного тока первого выпрямительного моста. Тиристор оптронного ключа подключен в цепь управления тиристором, включенным как выключатель в одно из плеч второго выпрямительного моста, выводы постоянного тока которого подключены к обмотке независимого возбуждения электродвигателя. Кроме того, устройство содержит RC-цепь, предназначенную для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения [2].Однако известное устройство имеет низкую эффективность и невысокую точность торможения, так как не предусмотрено регулирование тормозного тока в процессе торможения.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемому изобретению является устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, содержащее управляемый выпрямитель, выход которого через фильтр подключен к обмотке возбуждения электродвигателя, датчик тока включен через замыкающий контакт контактора в якорную обмотку электродвигателя. Кроме того, в него введены кнопки “ПУСК” и “СТОП”, последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, формирователь прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом управляемого выпрямителя, блок выборки-хранения, датчик ЭДС и усилитель-ограничитель, а контактор снабжен вторым замыкающим и двумя размыкающими контактами, датчик ЭДС через первый размыкающий контакт подключен к якорной обмотке электродвигателя, выход датчика ЭДС соединен с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с входом блока выборки-хранения, вторым входом соединенным с датчиком тока, и с входами генератора пилообразного напряжения и формирователя прямоугольных импульсов, выход блока выборки-хранения соединен со вторым входом формирователя прямоугольных импульсов, первый вход генератора пилообразного напряжения через второй размыкающий контакт контактора подсоединен к одной из фаз источника переменного напряжения и к первому выводу кнопки “СТОП”, второй вывод которой через кнопку “ПУСК” и параллельно включенный ей второй замыкающий контакт контактора соединен с первым выводом обмотки контактора, второй вывод которой подсоединен ко второй фазе источника переменного напряжения и второму входу генератора пилообразного напряжения.Однако указанное устройство имеет невысокую точность, которая обусловлена потерей информации в блоке выборки-хранения, а также из-за ошибки, связанной с колебаниями параметров (напряжения и частоты) источника переменного напряжения, и низкую надежность работы из-за его сложности.Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства, лишенного вышеперечисленных недостатков. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение точности торможения и надежности работы за счет использования для управления управляемым выпрямителем сигнала рассогласования системы автоматической стабилизации ускорения торможения электродвигателя и за счет исключения запоминающих блоков, а также ошибки, связанной с колебаниями параметров (напряжение и частота) источника переменного напряжения, а надежность работы достигается еще за счет упрощения устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, содержащее управляемый выпрямитель, выход которого через фильтр подключен к обмотке возбуждения электродвигателя, контактор с одним замыкающим и с одним размыкающим контактами, кнопку “СТОП”, первый вывод которой подключен к одной из фаз источника переменного напряжения, второй вывод кнопки “СТОП” через кнопку “ПУСК” и параллельно подключенный ей замыкающий контакт контактора соединен с первым выводом обмотки контактора, второй вывод которой подключен ко второй фазе источника переменного напряжения, датчик ЭДС вращения через размыкающий контакт контактора подсоединен к якорной обмотке электродвигателя, введены задающее устройство, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход датчика ЭДС вращения через дифференцирующее устройство подсоединен ко второму входу блока сравнения, выход которого подключен к входу управляемого выпрямителя, источник постоянного напряжения через первый и второй дополнительные контакты контактора подключен к якорной обмотке электродвигателя независимого возбуждения.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения отличается тем, что в него введены задающее устройство, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход датчика ЭДС вращения через дифференцирующее устройство подсоединен ко второму входу блока сравнения, выход которого подключен к входу управляемого выпрямителя.Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию “новизна”.Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию “изобретательский уровень”.На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения.Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения содержит электродвигатель 1, кнопку 2 “СТОП”, кнопку 3 “ПУСК”, контактор 4, задающее устройство 5, блок сравнения 6, датчик ЭДС вращения 7, дифференцирующее устройство 8, управляемый выпрямитель 9, фильтр 10 и обмотку независимого возбуждения 11 электродвигателя 1.Первый вывод кнопки 2 “СТОП” подсоединен к одной из фаз источника переменного напряжения, а второй вывод через кнопку 3 “ПУСК” и параллельно подключенный ей замыкающий контакт 4.1 контактора 4 соединен с первым выводом обмотки контактора 4, второй вывод которой подключен ко второй фазе источника переменного напряжения. Выход задающего устройства 5 подсоединен к первому входу блока сравнения 6. Вход датчика ЭДС вращения 7 через размыкающий контакт 4.2 контактора 4 подключен к якорной обмотке электродвигателя 1, а выход через дифференцирующее устройство 8 подсоединен ко второму входу блока сравнения 6. Выход блока сравнения 6 подключен к входу управляемого выпрямителя 9, выход которого через фильтр 10 подключен к обмотке независимого возбуждения 11 электродвигателя 1. Источник постоянного напряжения через первый 4.3 и второй 4.4 дополнительные замыкающие контакты контактора подсоединен к якорной обмотке электродвигателя 1.Устройство представляет собой систему автоматической стабилизации ускорения торможения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения и работает следующим образом.При нажатии кнопки 3 “ПУСК” включается контактор 4. Контакты 4.1 блокируют кнопку 3 “ПУСК”, контакты 4.2 отключают датчик ЭДС вращения 7 от обмотки якоря электродвигателя 1, а контакты 4.3 и 4.4 подключают ее к источнику постоянного напряжения, при этом осуществляется прямой пуск электродвигателя 1.Для торможения электродвигателя 1 необходимо нажать кнопку 2 “СТОП”, при этом контактор 4 отключается. Контакты 4.3 и 4.4 отключают обмотку якоря от источника постоянного напряжения, контакт 4.1 разблокирует кнопку 3 “ПУСК” и контакт 4.2 подключает датчик ЭДС вращения 7 к якорной обмотке электродвигателя 1. На выходе датчика ЭДС вращения 7 снимается сигнал, пропорциональный угловой скорости вращения электродвигателя 1, который поступает на вход дифференцирующего устройства 8. На выходе дифференцирующего устройства 8 снимается сигнал, пропорциональный угловому ускорению торможения электродвигателя 1, который поступает на второй вход блока сравнения 6. На первый вход блока сравнения 6 поступает выходной сигнал задающего устройства 5. Его значение выбирается так, чтобы выполнялось условие где П - максимальное значение углового ускорения, которое может развивать двигатель при пуске;T - значение тормозного ускорения.На выходе блока сравнения 6 снимается сигнал рассогласования, который подается на управляющий вход управляемого выпрямителя 9. На выходе управляемого выпрямителя 9 формируется зависящее от сигнала рассогласования блока сравнения 6 напряжение, которое через фильтр 10 поступает на обмотку возбуждения 11 и обеспечивает торможение электродвигателя 1 постоянным ускорением.При остановке электродвигателя 1 сигнал на выходе датчика ЭДС вращения 7 равен нулю, схема торможения выключена, электродвигатель 1 вновь готов к пуску.Благодаря использованию системы автоматической стабилизации ускорения торможения, останов ротора электродвигателя происходит плавно, без рывков (динамических ударов), что позволяет повысить точность торможения и надежность работы устройства.Источники информации, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения1. А.С. СССР №978301, кл. Н 02 Р 3/12, 1982.2. А.С. СССР №1334332, кл. Н 02 Р 3/12, 1987.3. А.С. СССР №1704257, кл. Н 02 Р 3/12, 1986 (прототип).Класс H02P3/12 путем торможения коротким замыканием или путем резистивного торможения