ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА


RU (11) 2130687 (13) C1

(51) 6 H02P5/06 

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

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

(21) Заявка: 96105373/09 
(22) Дата подачи заявки: 1996.03.19 
(45) Опубликовано: 1999.05.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU, авторское свидетельство, 1476581, кл. H 02 P 5/06, 1989. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное предприятие "ЭЛИМ ЭНВО" 
(72) Автор(ы): Сабуров А.Н.; Харизман Ю.Д.; Соловьев А.А. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственное предприятие "ЭЛИМ ЭНВО" 
Адрес для переписки: 394006, Воронеж, Красноармейская, 54, "ЭЛИМ ЭНВО" 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА 

Использование: для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателей постоянного тока. Сущность: электропривод постоянного тока содержит электродвигатель, подключенный к источнику питания через силовой ключ и дроссель, генератор высокой частоты, регулятор с задатчиком частоты вращения. Для достижения цели оно дополнительно содержит катушку индуктивности, демодулятор, одновибратор, при этом выход генератора высокой частоты через конденсатор одновременно подключен к щетке электродвигателя через катушку индуктивности и ко входу демодулятора через второй конденсатор, выход демодулятора соединен с одним из входов регулятора, через последовательно включенные компаратор, одновибратор и фильтр нижней частоты, а корпус электродвигателя подключен к общей шине. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателей постоянного тока.

Известен электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, связанный через силовой ключ с источником питания, два высокочастотных трансформатора, генератор высокой частоты, конденсаторы, включенные между противоположными пластинами коллектора, компаратор, фильтр нижней частоты, регулируемый таймер, выполняющий функции задатчика частоты вращения, схему совпадения, триггер, усилитель мощности [1].

Принцип работы электропривода заключается в том, что резонансный колебательный контур, образованный в якорной цепи электродвигателя вторичными обмотками высокочастотных трансформаторов и конденсаторами, передает в цепь обратной связи пачки высокочастотных колебаний во время прохождения под щетками электродвигателя ламелей, к которым подпаян конденсатор. При этом частота следования пачек высокочастотных колебаний соответствует частоте вращения электродвигателя.

Недостатком известного электропривода является необходимость использования в электроприводе электродвигателя со специальным якорем, имеющим встроенные конденсаторы, а также сложную схему управления.

Целью изобретения является упрощение конструкции и схемы электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий электродвигатель, подключенный к источнику питания через силовой ключ и дроссель, генератор высокой частоты, конденсаторы, компаратор, фильтр нижней частоты, регулятор с задатчиком частоты вращения, дополнительно введены катушка индуктивности, демодулятор, одновибратор, при этом выход генератора высокой частоты через конденсатор одновременно подключен к щетке электродвигателя через катушку индуктивности и к входу демодулятора через второй конденсатор, выход демодулятора соединен с одним из входов регулятора, через последовательно включенные компаратор, одновибратор и фильтры нижней частоты, а корпус электродвигателя подключен к общей шине, при этом индуктивность катушки составляет 0,005 - 0,01 от индуктивности секции якорной обмотки, а генератор высокой частоты настроен на частоту



где Cк - конструктивная емкость коллекторная пластина-корпус;

fр - резонансная частота последовательного колебательного контура, образованного индуктивностью L катушки и конструктивной емкостью Cк.

На фиг. 1 приведена функциональная схема электропривода постоянного тока;

на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема последовательного колебательного контура, образованного катушкой индуктивности и конструктивной емкостью коллекторная пластина-корпус;

на фиг. 3 - форма электрического сигнала: на входе компаратора (б); на входе одновибратора (в) и на выходе одновибратора (г).

Электропривод содержит коллекторный электродвигатель постоянного тока 1, подключенный к источнику питания 2 через дроссель 3 и силовой ключ 4. Выход генератора высокой частоты 5 через разделительный конденсатор 6 одновременно подключен к щетке электродвигателя 1 через катушку индуктивности 7 и к входу демодулятора 8 через второй конденсатор 9. Выход демодулятора 8 соединен с одним из входов регулятора 10 через последовательно включенные компаратор 11, одновибратор 12 и фильтр нижней частоты 13. Второй вход регулятора соединен с выходом задатчика частоты вращения 14, а выход регулятора соединен с силовым ключом 4. Корпус электродвигателя 1 подключен к общей шине.

Электропривод работает следующим образом. Генератор высокой частоты 5 настраивают на частоту резонанса последовательного колебательного контура, содержащего индуктивность L и емкость Cк (фиг. 2). При этом величина индуктивности L выбирается значительно меньше величины индуктивности секции Lс якорной обмотки L = (0,005 - 0,1) Lс, чтобы резонансная частота контура в несколько раз отличалась от резонансных частот контуров, образованных индуктивностями секций якорной обмотки Lс и конструктивными емкостями Cк (фиг. 2), что позволяет исключить влияние этих контуров на работу схемы. Выходной сигнал генератора 5 подается на контур через конденсатор 6, исключающий попадание на генератор 5 постоянного напряжения источника питания 2.

В начальный момент времени, когда выходной сигнал задатчика частоты вращения 14 равен нулю, силовой ключ 4 закрыт, якорная цепь электродвигателя 1 разомкнута и якорь не вращается. При увеличении выходного сигнала задатчика частоты вращения 14 на выходе регулятора 10 появляется сигнал рассогласования, открывающий силовой ключ 4, и якорь начинает вращаться. В качестве регулятора 10 могут быть использованы П-, ПИ- или ПИД-регулятор в зависимости от требуемого качества регулирования. При вращении якоря электродвигателя происходит изменение параметров последовательного контура в моменты коммутации секций якорной обмотки. Так, например, при замыкании щеткой 15 коллекторных пластин 16 и 17 (фиг. 2), конструктивные емкости этих пластин включаются параллельно, что вызывает расстройку контура относительно установленной частоты fр и следовательно амплитудную модуляцию высокочастотного сигнала циклами замыкание-размыкание секций якорной обмотки при вращении якоря.

Амплитудно-модулированный сигнал (фиг. 3а), снимаемый с контура, поступает на вход демодулятора 8 через конденсатор 9, исключающий попадание постоянного напряжения источника питания 2 на вход демодулятора 8. Демодулятор 8 выделяет из высокочастотного амплитудно-модулированного сигнала низкочастотную огибающую (фиг. 3б), которая поступает на вход компаратора 11, где сравнивается с опорным напряжением Uоп, и на выходе компаратора 11 формируются импульсы, частота следования которых пропорциональная частоте вращения (фиг. 3в). Выходной сигнал компаратора 11 подается на одновибратор 12, обеспечивающий стабильную амплитуду Uа и длительность импульсов (фиг. 3 г), что позволяет исключить влияние на параметры импульса разброса геометрических размеров коллекторных пластин, щеток, состояния щеточно-коллекторного узла и т.п.

Далее выходной сигнал одновибратора 12 пропускается через фильтр низкой частоты 13, на выходе которого формируется сигнал в виде напряжения постоянного тока, пропорционального частоте следования импульсов, т.е. частоте вращения якоря электродвигателя 1. Выходной сигнал фильтра 13 подается на вход регулятора 10, где он сравнивается с сигналом задатчика частоты вращения 14. Регулятор 10 вырабатывает регулирующее воздействие до установления минимального сигнала рассогласования.

Дроссель 3 предотвращает попадание высокой частоты на источник питания 2.

Предлагаемый электропривод апробирован на электродвигателях типа ДПР с полым якорем и типа ДП ("Криптон") с железнопазовым якорем мощностью от 1 до 90 Вт и щеточным перекрытием от 1 до 3.

Функциональные элементы схемы электропривода могут быть реализованы на различных общеизвестных в электронной технике схемных решениях и конструктивно могут быть реализованы на различных сериях полупроводниковых приборов.

Таким образом, введение в схему электропривода дополнительных элементов и новых связей между ними позволяет использовать для построения электроприводов со стабилизированной частотой вращения серийные электродвигатели без дополнительных встроенных конструктивных элементов для получения информации о частоте вращения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к источнику питания через силовой ключ и дроссель, генератор высокой частоты, конденсаторы, компаратор, фильтр нижней частоты, регулятор с задатчиком частоты вращения, отличающийся тем, что в него дополнительно введены катушка индуктивности, демодулятор, одновибратор, при этом выход генератора высокой частоты через конденсатор одновременно подключен к щетке электродвигателя через катушку индуктивности и ко входу демодулятора через второй конденсатор, выход демодулятора соединен с одним из входов регулятора через последовательно включенные компаратор, одновибратор и фильтр нижней частоты, выход регулятора соединен с силовым ключом таким образом, что сигнал рассогласования на выходе регулятора открывает силовой ключ, а корпус электродвигателя подключен к общей шине, при этом

L = (0,005 - 0,01)Lc,



где L - индуктивность катушки;

Lc - индуктивность секции якорной обмотки;

fp - частота генератора;

Cк - конструктивная емкость - коллекторная пластина - корпус электродвигателя.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru