устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока

Формула изобретения

Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, содержащее управляемый тиристорный выпрямитель, первый вывод которого через тормозной резистор подключен к одному выводу электродвигателя, второй вывод которого через коммутатор подсоединен ко второму выводу управляемого тиристорного выпрямителя, датчик ЭДС вращения, первый вход которого подключен к первому выводу якоря электродвигателя, блок управления, отличающееся тем, что в него введены усилитель-ограничитель, блок задания, блок дифференцирования и блок сравнения, причем второй вход датчика ЭДС вращения через коммутатор подсоединен ко второму выводу якоря электродвигателя, а выход подключен одновременно к входам усилителя-ограничителя и блока дифференцирования, выход которого подсоединен к первому входу блока сравнения, выход усилителя-ограничителя через блок задания подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого через блок управления подсоединен к управляющему входу управляемого тиристорного выпрямителя.

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, содержащее источник питания постоянного тока и диод, положительный полюс источника питания соединен с катодом диода, анод которого соединен с анодом прерывателя тока и электродвигателем, а катод прерывателя тока соединен с отрицательным полюсом источника питания, кроме того, устройство содержит второй прерыватель тока и второй диод, причем анод второго прерывателя тока соединен с положительным полюсом источника питания, а катод - с электродвигателем и катодом второго диода, анод которого соединен с отрицательным полюсом источника питания [1].

Однако указанное устройство имеет низкие точность и надежность торможения.

Известно устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, содержащее подключенные через замыкающий контакт к выводам якоря электродвигателя две параллельные цепи, одна из которых выполнена в виде резистора, а вторая - в виде тиристора, соединенного своим управляющим электродом с выходом блока контроля, выполненного в виде параллельно соединенных порогового элемента и релаксационного генератора, общие точки которых подключены к силовым электродам тиристора, а выход релаксационного генератора соединен с выходом порогового элемента [2].

Однако указанное устройство имеет низкие точность и надежность торможения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемому изобретению является устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, содержащее последовательно соединенные коммутатор и тормозной резистор в якорной цепи электродвигателя, устройство также содержит управляемый по скорости источник питания, выполненный в виде тиристорного выпрямителя и включенный последовательно в якорную цепь электродвигателя [3].

Однако указанное устройство имеет низкую точность и низкую надежность работы, обусловленные динамическими бросками тормозного момента и динамическими ударами в механизмах.

Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства, лишенного перечисленных недостатков. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение точности торможения и надежности работы устройства за счет поддержания постоянного значения (стабилизации) ускорения торможения электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, содержащее управляемый тиристорный выпрямитель, первый вывод которого через тормозной резистор подключен к одному выводу якоря электродвигателя, второй вывод которого через коммутатор подсоединен ко второму выводу управляемого тиристорного выпрямителя, датчик ЭДС вращения, первый вход которого подключен к первому выводу якоря электродвигателя, блок управления, введены усилитель-ограничитель, блок задания, блок дифференцирования и блок сравнения, причем второй вход датчика ЭДС через коммутатор подсоединен ко второму выводу якоря электродвигателя, а выход подключен одновременно к входам усилителя-ограничителя и блока дифференцирования, выход которого подсоединен к первому входу блока сравнения, выход усилителя-ограничителя через блок задания подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого через блок управления подсоединен к управляющему входу управляемого тиристорного выпрямителя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока отличается тем, что в него введены усилитель-ограничитель, блок задания, блок дифференцирования и блок сравнения, причем второй вход датчика ЭДС вращения через коммутатор подсоединен ко второму выводу якоря электродвигателя, а выход подключен одновременно к входам усилителя-ограничителя и блока дифференцирования, выход которого подсоединен к первому входу блока сравнения, выход усилителя-ограничителя через блок задания подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого через блок управления подсоединен к управляющему входу управляемого тиристорного 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.

Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока содержит электродвигатель 1, датчик ЭДС вращения 2, усилитель-ограничитель 3, блок дифференцирования 4, блок задания 5, блок сравнения 6, блок управления управляемым тиристорным выпрямителем 7, управляемый тиристорный выпрямитель 8, тормозной резистор 9 и коммутатор 10.

Первый вывод якоря электродвигателя 1 подсоединен к первому входу датчика ЭДС вращения 2 и через тормозной резистор 9 к первому выводу управляемого тиристорного выпрямителя 8. Второй вывод якоря электродвигателя 1 через коммутатор 10 подключен одновременно ко второму входу датчика ЭДС вращения 2 и ко второму выводу управляемого тиристорного выпрямителя 8. Выход датчика ЭДС 2 подсоединен одновременно к входам усилителя-ограничителя 3 и блока дифференцирования 4, выход которого подключен к первому входу блока сравнения 6. Выход усилителя-ограничителя 3 через блок задания 5 подсоединен ко второму входу блока сравнения 6, выход которого через блок управления 7 подключен к управляющему входу управляемого выпрямителя 8.

Устройство представляет собой систему автоматического регулирования (автоматическая стабилизация) ускорений торможения электродвигателя постоянного тока и работает следующим образом.

В режиме торможения якорь электродвигателя 1 отключают от питающей сети и подключают через коммутатор 10 к управляемому тиристорному выпрямителю 8 и тормозному резистору 9. Якорь электродвигателя продолжает вращаться по инерции. На выходе датчика ЭДС вращения 2 снимается сигнал, пропорциональный угловой скорости вращения электродвигателя 1. В качестве датчика ЭДС вращения может быть использован тахогенератор. Выходной сигнал датчика ЭДС вращения 2 подается одновременно на входы усилителя-ограничителя 3 и блока дифференцирования 4. На выходе блока дифференцирования 4 снимается сигнал, пропорциональный угловому ускорению торможения электродвигателя 1, который поступает на первый вход блока сравнения 6. Выходной сигнал усилителя-ограничителя 3 подается на вход блока задания 5 для использования в качестве образцового источника сигнала задания. Выходной сигнал блока задания поступает на второй вход блока сравнения 6. Значение выходного сигнала задающего устройства выбирается так, чтобы выполнялось условие

где _n - максимальное значение углового ускорения, которое может развивать двигатель при пуске;

_T - значение ускорения торможения.

На выходе блока сравнения 6 снимается сигнал рассогласования, который подается на вход блока управления 7 управляемого тиристорного выпрямителя 8. Блок управления 7 формирует зависимость

где - угол отпирания тиристоров (град.);

U - напряжение рассогласования (В).

где U₄ и U₅ - выходные сигналы блоков 4 и 5 соответственно.

На выходе управляемого тиристорного выпрямителя 8 формируется зависящее от сигнала рассогласования напряжение, которое поступает через тормозной резистор 9 на электродвигатель 1 и обеспечивает торможение электродвигателя постоянным ускорением. При скорости вращения электродвигателя 1, равной нулю, выходные сигналы усилителя-ограничителя 3 и блока дифференцирования 4 равны нулю. Так как выходной сигнал усилителя-ограничителя 3 является источником сигнала задания, то выходной сигнал блока задания тоже равен нулю. В связи с этим выходные сигналы блока сравнения 6 и блока управления 7 равны нулю. При этом выходное напряжение управляющего тиристорного выпрямителя равно нулю. Электродвигатель обесточен. Процесс торможения заканчивается.

Заявляемое устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока, построенное по схеме автоматической стабилизации ускорения торможения, позволяет повысить точность торможения и надежность работы устройства за счет уменьшения динамических бросков тормозного момента и динамических ударов в механизмах. При этом продлевается срок службы оборудования, снижаются потери электроэнергии, особенно при продолжительных тормозных режимах, что улучшает энергетические показатели.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения

1. А.с. СССР, №663050, кл. Н 02 Р 3/12, 1979;

2. А.с. СССР, №907744, кл. Н 02 Р 3/12, 1982;

3. А.с. СССР, №845252, кл. Н 02 Р 3/12, 1981 (прототип).