УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА


RU (11) 2023343 (13) C1

(51) 5 H02P6/02 

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

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

(21) Заявка: 4945027/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.06.13 
(45) Опубликовано: 1994.11.15 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Проспект фирмы PAPST MOTOPEN KG, ФРГ, 1986. 2. Авторское свидетельство СССР N 1640805, кл. H 02P 6/02, 1991. 3. Авторское свидетельство СССР N 1713038, кл. H 02K 29/06, 1992. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственный концерн (объединение) "Энергия" 
(72) Автор(ы): Григорьев С.И.; Ковалев В.К.; Лапин Е.С. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственный комплекс "ЭЛТРАН ЭНВО" 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА 

Использование: в различных системах автоматики и преобразовательной техники. Сущность: в устройстве управления бесконтактным двигателем постоянного тока, содержащем мостовой коммутатор на транзисторах 1, датчик положения ротора 4, задатчик направления вращения 6, узел токоограничения 10, узел управления частотой вращения 8 и декодер 7, декодер выполнен на трех инверторах и шести логических элементах 3И - НЕ или 3ИЛИ - НЕ. Такое выполнение декодера позволяет упростить устройство и повысить его надежность. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций якорной обмотки и может быть использовано в различных системах автоматики и преобразовательной техники.

Известные технические решения обладают меньшей надежностью и большей сложностью.

Недостатками устройства [1] являются увеличение потерь за счет дополнительных потерь в токоограничительном транзисторе и снижение надежности за счет осуществления токоограничения по силовой цепи.

Недостатками устройства [2] являются сложность структуры, а также связей преобразовательного блока распределителя - модулятора, что снижает надежность устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее мостовой коммутатор на транзисторах с выходами для подключения к якорной обмотке бесконтактного электродвигателя, датчик положения ротора бесконтактного электродвигателя, выходы которого соединены с первыми входами двухвходовых логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых подключены к задатчику направления вращения, а выходы соединены с первыми входами трех логических элементов управления 3ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены с входами декодера, который выполнен на двоично-десятичном дешифраторе, трех логических элементах 2ИЛИ-НЕ и трех логических элементах 2ИЛИ, измерительный резистор, включенный между одним из силовых входов мостового коммутатора и общей шиной источника питания, узел токоограничения, выполненный в виде однопорогового компаратора - генератора серии импульсов, вход которого соединен с общей точкой измерительного резистора и одного из силовых входов мостового коммутатора, а выход - с объединенным вторыми входами трех логических элементов 3ИЛИ-НЕ, объединенные третьи входы которых через переключатель соединены с выходом узла управления частотой вращения.

Недостатками данного технического решения являются избыточность использованных в устройстве функциональных узлов и связей, что ведет к усложнению и снижению надежности.

Цель изобретения - упрощение и повышение надежности устройства.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем мостовой коммутатор на транзисторах с выходами для подключения к якорной обмотке бесконтактного электродвигателя, датчик положения ротора, выходы которого соединены с первыми входами двухвходовых логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходу задатчика направления вращения, декодер, выходами соединенный с управляющими входами мостового коммутатора, узел токоограничения, выполненный в виде управляемого генератора серии импульсов, вход которого соединен с общей точкой измерительного резистора и одним из силовых входов мостового коммутатора и узел управления частотой вращения, декодер выполнен на трех инверторах и шести однотипных или разнотипных логических элементах типа 3И-НЕ или 3ИЛИ-НЕ в виде трех групп логических схем, которые объединены в группы по числу фаз электродвигателя, причем первый вход каждого нечетного и второй вход каждого четного логических элементов 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ образуют одну группу пар входов, а первый вход каждого четного и второй вход каждого нечетного логических элементов 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ образуют другую группу пар входов, при этом пары входов одной группы соединены с выходами, а пары входов другой группы - с входами инверторов, которые тоже соединены с выходами логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а объединенные третьи входы четных и объединенные третьи входы нечетных логических элементов 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ соединены с выходами узла управления частотой вращения, к входу которого подключен выход узла токоограничения.

На фиг. 1 приведена функционально-структурная схема устройства для управления бесконтактным электродвигателем с декодером, выполненным на основе шести однотипных логических элементах типа 3И-НЕ и трех инверторах; на фиг. 2 - функционально-структурная схема устройства с декодером, выполненным на основе шести разнотипных логических элементах типа 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ и трех инверторах; на фиг. 3 - эпюры напряжений функциональных узлов устройства с декодером, выполненным на основе шести однотипных логических элементах 3И-НЕ и трех инверторах; на фиг. 4 - эпюры напряжений функциональных узлов устройства с декодером, выполненным на основе шести разнотипных логических элементах 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ и трех инверторах.

Устройство содержит мостовой коммутатор на транзисторах с выходами для подключения к якорной обмотке 2 электродвигателя 3, датчик 4 положения ротора, выходы которого соединены с первыми входами двухвходовых логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, объединенные вторые входы которых подключены к выходу задатчика 6 направления вращения, а выходы а, в, с логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 соединены с тремя входами декодера 7, а вход декодера 7, образованный объединением двух групп третьих входов трех четных и трех нечетных логических элементов 3И-НЕ или 3ИЛИ-НЕ (см. фиг. 1), соединен с одним из выходов d1 узла 8 управления частотой вращения. При выполнении декодера 7 на разнотипных логических элементах 3И-НЕ и 3ИЛИ-НЕ (см. фиг. 2) объединенные их третьи входы в две группы подключены к соответствующим двух выходам d1, d2 узла 8. Узел 8 выполнен в виде логического устройства с n-входами для управления электродвигателем 3. Напряжения управления электродвигателем формируются при работе узла 10 токоограничения, выход которого соединен с одним из входов узла 8; при ШИМ-управлении частотой вращения электродвигателя 3 по второму из входов узла 8 и при подаче низкого уровня сигнала на третий из входов узла 8, по которому осуществляется останов электродвигателя. Выходы декодера 7 соединены с входами мостового коммутатора 1, один из силовых входов которого непосредственно соединен с одной из шин источника питания, а второй - через измерительный резистор 9 с общей шиной источника. Общая точка отмеченного силового входа коммутатора 1 и измерительного резистора 9 соединена с входом токоограничительного узла 10.

В любом из приведенных вариантов устройств, изображенных на фиг. 1 и 2, состояние декодера 7, а следовательно, транзисторов коммутатора 1, определяется работой каждого из шести логических элементов 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ в соответствии с реализуемыми ими функциями соответственно: y = (1); y = (2), где х1, х2, х3 - входные сигналы и комбинациями входных сигналов на каждом из входов логических элементов 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ.

Работа устройств поясняется эпюрами напряжений, приведенными нафиг. 3 и 4. На фиг. 3а и 4а представлены эпюры напряжений на выходах датчика 4 положения ротора, выполненного на магнитоуправляемых элементах. Эти напряжения имеют форму меандра со скважностью импульсов, равной 2, и сдвинуты по фазе относительно друг друга на 120о - электрических. При наличии низкого уровня сигнала на объединенных вторых входах логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 их выходные напряжения, изображенные на эпюрах (фиг. 3б, 4б), повторяют входные.

При отсутствии сигналов токоограничения и ШИМ-управления электродвигатель работает на естественной характеристике, чему соответствует наличие на объединенных третьих входах логических элементов 3И-НЕ напряжения высокого уровня, а на объединенных третьих входах логических элементов 3ИЛИ-НЕ - напряжение низкого уровня. Уровень напряжения в этом случае на выходах декодера 7 определяется комбинациями уровней напряжений на первых и вторых входах логических элементов 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ. На фиг. 3г, 3д и 4г, 4д приведены эпюры напряжений, характеризующие алгоритм работы устройств, изображенных соответственно на фиг. 1 и 2, и определяющие состояние транзисторов трехфазного мостового коммутатора 1. При этом режим насыщения транзисторов как анодной, так и катодной шин и относящихся к разным группам (фазам), формируется со сдвигом по углу в 120о - электрических, а для транзисторов одной группы со сдвигом в 180о - электрических, что обеспечивает вращение электромагнитного поля двигателя.

Узел 8 формирует сигналы на подключение секций 2 обмотки электродвигателя 3 к источнику и отключение путем отсечки силовых транзисторов коммутатора 1. Это достигается подачей напряжения низкого уровня на объединенные третьи входы логических элементов 3И-НЕ или подачей напряжения высокого уровня на объединенные третьи входы логических элементов 3ИЛИ-НЕ, или одновременной подачей указанных напряжений на объединенные третьи входы нечетных и на объединенные третьи входы четных логических элементов 3И-НЕ, 3ИЛИ-НЕ.

При перегрузке электродвигателя 3 или реверсе его направления вращения устройство токоограничения 10 вырабатывает сигналы, ведущие к ограничению тока, протекающего через транзисторы коммутатора 1, и измерительный резистор 9 до уровня, заданного настройкой узла токоограничения 10. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее мостовой коммутатор на транзисторах с выходами для подключения к якорной обмотке бесконтактного электродвигателя, датчик положения ротора, выходы которого соединены с первыми входами двухвходовых логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходу задатчика направления вращения, декодер, выходами соединенный с управляющими входами мостового коммутатора, узел токоограничения, выполненный в виде управляемого генератора серии импульсов, вход которого соединен с общей точкой измерительного резистора и одного из силовых входов мостового коммутатора, и узел управления частотой вращения, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, декодер выполнен на трех инверторах и шести однотипных или разнотипных логических элементах типа ЗИ - НЕ или ЗИЛИ - НЕ в виде трех групп логических схем, которые объединены в группы по числу фаз электродвигателя, причем первый вход каждого четного и второй вход каждого нечетного логических элементов ЗИ - НЕ, ЗИЛИ - НЕ образуют одну группу пар входов, а первый вход каждого нечетного и второй вход каждого четного логических элементов ЗИ - НЕ, ЗИЛИ - НЕ образуют другую группу пар входов, при этом пары входов одной группы соединены с выходами, а пары входов другой группы соединены с входами инверторов, которые соединены также с выходами логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а объединенные третьи входы четных и объединенные третьи входы нечетных логических элементов ЗИ - НЕ, ЗИЛИ - НЕ соединены с выходами узла управления частотой вращения, к входу которого подключен выход узла токоограничения.




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