ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ


RU (11) 2041557 (13) C1

(51) 6 H02P5/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5042363/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.05.18 
(45) Опубликовано: 1995.08.09 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Электроприводы унифицированные трехфазные серии ЭПУ 1. Каталог 08.41.11-85. Информэлектро, 1985, фиг.1. 
(71) Заявитель(и): Всероссийский научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт релестроения 
(72) Автор(ы): Иванов А.Г.; Михайлов В.В. 
(73) Патентообладатель(и): Всероссийский научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт релестроения 

(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ 

Использование: может быть использовано в автоматизированном электроприводе. Сущность: для упрощения и повышения надежности источник питания обмотки возбуждения электрической машины содержит диодно-тиристорный преобразователь, выход которого соединен с обмоткой возбуждения электрической машины, устройство управления тиристорами и устройство защиты от обрыва тока возбуждения, включающее пороговый элемент. Параллельно тиристору преобразователя подключены обмотка возбуждения и через резистор входная цепь оптотранзистора, выходная цепь которого подсоединена параллельно конденсатору интегратора. Вход интегратора соединен с источником напряжения, а его выход с пороговым элементом. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение касается автоматизированного электропривода.

Известен источник питания обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока, используемый в тиристорном электроприводе, содержащий тиристорный регулятор скорости двигателя с вышеуказанным регулируемым источником питания обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока. В состав источника питания обмотки возбуждения входит тиристорно-диодный регулятор напряжения, система управления тиристорами, трансформатор тока, выпрямитель, усилитель и пороговый элемент, подключенные к источникам напряжения. При исчезновении тока в обмотке возбуждения срабатывает пороговый элемент и с его выхода сигнал поступает в систему защиты электропривода на его отключение.

Недостаток необходимость сложного возбудителя и трансформатора тока, удорожающих устройство и снижающих его надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является источник питания обмотки возбуждения, используемый в электроприводе ЭПУ1 [1]

Источник питания обмотки возбуждения состоит из двух диодов 1 и двух тиристоров 2. Обмотка возбуждения 3 машины подключена на выход тиристорно-диодного преобразователя. Управление тиристорами осуществляется от системы 4 управления. Защита от аварийного режима обрыва тока возбуждения (при котором двигатель "идет в разнос", набирая недопустимо большую скорость вращения) выполнена при помощи устройства 5 защиты на базе трансформатора 19 тока, выпрямителя 20, усилителя 21 с апериодическим фильтром и порогового элемента 11.

При обрыве в цепи обмотки 3 возбуждения или отключении от питающей сети источника питания обмотки возбуждения в трансформаторе 19 тока исчезает сигнал, в результате на выходе порогового элемента 11 исчезает сигнал, что приводит к отключению системы защиты электропривода и остановке двигателя.

Недостаток относительно сложный диодно-тиристорный преобразователь и наличие моточного изделия-трансформатора тока, удорожающих и снижающих надежность устройства в целом.

Цель изобретения упрощение и повышение надежности устройства.

Достигается это тем, что в источник питания обмотки возбуждения электрической машины, содержащий диодно-тиристорный преобразователь, выход которого соединен с обмоткой возбуждения электрической машины, устройство управления тиристорами и устройство защиты от обрыва тока возбуждения, содержащее пороговый элемент, дополнительно введены оптотранзистор, резистор, интегратор и источник напряжения, при этом параллельно тиристору преобразователя подключены обмотка возбуждения и через резистор входная цепь оптотранзистора, выходная цепь которого подсоединена параллельно конденсатору интегратора, вход интегратора соединен с источником напряжения, а его выход с пороговым элементом.

Сущность изобретения заключается в том, что упрощение и повышение надежности достигается за счет оригинальной схемы соединения устройства, содержащей диоды и тиристор, параллельно которому включены обмотка возбуждения и через резистор входная цепь оптотранзистора, выходная цепь которого подключена к конденсатору интегратора, его вход соединен с источником питания, а выход с пороговым элементом. Это позволяет исключить моточное изделие трансформатор тока и выпрямитель, упрощает диодно-тиристорный преобразователь источника питания и повышает надежность.

На фиг. 2 схема предлагаемого источника обмотки возбуждения электрической машины, где 1 диоды; 2 тиристор, 3 обмотка возбуждения электрической машины; 4 система управления тиристорами; 5 устройство защиты от обрыва тока в обмотке возбуждения; 6 оптотранзистор; 7 резистор;8 конденсатор интегратора; 9 интегратор; 10 источник питания; 11 пороговый элемент; 12, 13, 17, 18 резисторы; 14 конденсатор; 15 стабилитрон; 16 динистор; U0, U1, U2 сигналы соответственно источника питания, выхода интегратора, порогового элемента.

Диоды 1 и тиристор 2 образуют преобразователь.

На фиг. 3 приведены диаграмма напряжения U на обмотке 3 возбуждения, ток i в обмотке возбуждения; Uса, Uсв соответствующие линейные напряжения между фазами СА и СВ; о циклическая частота питающей сети.

В предлагаемом устройстве диоды 1 преобразователя соединены с тиристором 2, параллельно которому подключена обмотка 3 возбуждения электрической машины, управляющие электроды тиристора 2 подсоединены к системе 4 управления тиристором, параллельно последнему подключено устройство 5 защиты от обрыва тока в обмотке возбуждения при помощи оптотранзистора 6 через резистор 7, при этом выход оптотранзистора 6 подключен к конденсатору 8 интегратора 9, вход которого соединен с источником 10 питания, а выход с пороговым элементом 11; устройство 4 через резисторы 12 и 13 и конденсатор 14 подключено к обмотке 3 возбуждения, параллельно резистору 13 и конденсатору 14 включен стабилитрон 15, а конденсатор 14 через динистор 16 и резисторы 17, 18 соединен с цепью управления тиpистора 2.

Устройство работает следующим образом.

На фиг. 2 приведен вариант 3-фазного источника питания обмотки возбуждения. Возможен также и вариант 2-фазного источника питания, тогда в этом случае вместо двух диодов 1 следует подключить к сети один диод (работают, например, фазы А и С).

Рассмотрим работу 3-фазного устройства. Если принять за угол регулирования диодно-тиристорного преобразователя

bc o(t2-t1), (1) то максимальное и минимальное выпрямленное напряжение на обмотке возбуждения равно:

a) Udмакс= 2Umsinotd(ot) cosot -0,68U

где 0 ot , Um= U б) Udмин= Udмакс- 2Umsind Udмакс+0,23U -0,45U

где 0 

U, Um соответственно действующее и амплитудное значение сетевого линейного напряжения.

Например, при U 380В имеем Udмакс260В, Udмин 170В. Аналогично можно показать, что для двухфазной схемы (диод из фазы В исключается) соответственно получим

Udмакс 0,45U, Udмин 0.

Регулируется угол включения тиристора 2, имеем Udмин Ud Udмакс (4) Такой источник питания при подключении к сети 380В на три фазы или две фазы позволяет получать стандартные напряжения питания обмотки возбуждения, например, 220В и 110В.

Управление углом регулирования осуществляется при помощи системы 4. Основу 4 составляет фазосмещающая RC-цепь (12, 13, 14). При достижении на конденсаторе 14 уровня напряжения пробоя динистора 16, на управляющий переход тиристора поступает запускающий импульс, включающий тиристор. Меняя величину резистора 13, изменяется угол и величина напряжения Ud.

При нормальной работе устройства с углом регулирования и отсутствии обрыва тока в обмотке возбуждения имеем диаграмму напряжения U и тока i (фиг. 3). В диаграмме напряжения имеются участки отрицательной, положительной и нулевой площади. Положительные участки обуславливаются индуктивным характером нагрузки (при активной нагрузке имеем только отрицательные площади).

В течение отрицательной волны напряжения U и его нулевого значения оптотранзистор 6 закрыт и на выходе интегратора 9 имеем линейно нарастающее напряжение U1. В этом случае наибольшая величина напряжения U1 меньше порога срабатывания Uп элемента 11, т. е.

U1макс < Uп. В результате элемент 11 не срабатывает, его выходная величина U2 0, защита электропривода не срабатывает (отсутствие аварии в цепи обмотки возбуждения).

В интервале времени t t2-t1 на вход оптотранзистора 6 поступает положительный сигнал, последний открывается и шунтирует конденсатор 8, т. е. U1 0. С момента t2 до t3 элемент 6 заперт. При аварийном режиме обрыве тока в обмотке 3 возбуждения в диаграмме выпрямленного напряжения U отсутствуют участки положительного напряжения (диаграмма за период сети представляет собой фигуру def с отрицательной площадью).

В результате, начиная с момента t3, вместо сброса напряжения U1 до нуля (как это было в момент t1) пилообразное напряжение в интервале (t3-t5) продолжает нарастать. При t5 на выходе 9 устанавливается максимальное напряжение насыщения, например, 12В, которое не сбрасывается (т. к. нет участка нулевого напряжения U1 на интервале t t2-t1.

В этом случае в момент t4(t3 t4 t5) происходит срабатывание порогового элемента 11: при t t4 U2 1, в результате срабатывает защита электропривода.

Преимуществом предлагаемого источника питания по сравнению с известным является упрощение и повышение надежности преобразователя и устройства защиты от обрыва тока в обмотке возбуждения. Известный преобразователь состоит из двух тиристоров и двух диодов, а устройство защиты от обрыва тока в обмотке возбуждения выполнено с использованием трансформатора тока, выпрямителя, усилителя с апериодическим фильтром и порогового элемента.

В предлагаемом устройстве благодаря параллельному включению трех элементов тиристора, обмотки возбуждения и входной цепи оптотранзистора и соединению его с интегратором, а последнего с источником питания и пороговым элементом, достигнуто упрощение и повышение надежности. Упрощение выражается в исключении трансформатора тока и выпрямителя. Исключение трансформатора тока оказалось возможным вследствие того, что признаком протекания тока по обмотке возбуждения наряду с отрицательными площадками напряжения использован факт наличия положительной площадки в диаграмме напряжения в каждом периоде (фиг. 3). Исчезновение указанной положительной площадки (и наличие только отрицательной площадки) является признаком обрыва тока в обмотке возбуждения. Следует отметить, что этим свойством не обладают другие типы преобразователей, например известные, в котором параллельно обмотке возбуждения оказываются включены два последовательно соединенных диода. В результате чего диаграмма выпрямленного напряжения содержит только однополярное напряжение. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащий диоды и тиристор, соединенные с обмоткой возбуждения электрической машины, устройство управления тиристором и устройство защиты от обрыва обмотки возбуждения, имеющее пороговый элемент, отличающийся тем, что введены оптотранзистор, резистор, интегратор и источник напряжения, при этом параллельно тиристору подключены обмотка возбуждения и через резистор - входная цепь оптотранзистора, выходная цепь которого подсоединена параллельно конденсатору интегратора, вход интегратора соединен с источником напряжения, а его выход с пороговым элементом.