ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА


RU (11) 2032264 (13) C1

(51) 6 H02P5/165 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5056773/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.07.27 
(45) Опубликовано: 1995.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1075359, кл. H 02P 5/16, 1982. 2. Авторское свидетельство СССР N 1377999, кл. H 02P 5/16, 1988. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственный комплекс "ЭЛТРАН ЭНВО" 
(72) Автор(ы): Кондрашов В.М.; Колаев В.Н.; Кузнецов Э.Г.; Новиков А.П. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственный комплекс "ЭЛТРАН ЭНВО" 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА 

Использование: для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателей постоянного тока. Сущность: электропривод содержит корпус, электродвигатель, подключенный к первому выводу и через импульсивный усилитель к второму выводу источника питания, компаратор, первый вход которого подключен к первому выводу источника задающего напряжения, а его выход подключен к входу импульсивного усилителя, первый и второй резисторы, первые выводы которых соединены между собой и подключены к первому выводу конденсатора, первый делитель напряжения, первый вывод которого подключен к второму выводу источника питания, второй вывод подключен к электродвигателю и к второму выводу конденсатора, средняя точка подключена к второму выводу первого резистора, второй делитель напряжения, первый вывод которого подключен к второму выводу первого делителя напряжения. Новым является то, что второй вывод второго резистора подключен к выходу импульсивного усилителя, второй вывод источника задающего напряжения подключен к средней точке первого делителя напряжения, второй вывод второго делителя напряжения подключен к второму выводу источника питания, а его средняя точка подключена к второму входу компаратора, при этом первый и второй делители напряжения образуют мостовую схему. Предусмотрена возможность выполнения корпуса в виде педали, на подвижной части которой находится обмотка, входящая в состав источника задающего напряжения. Между источником питания и мостовой схемой включен филбтр радиопомех. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателя постоянного тока в широком диапазоне.

Известен электропривод постоянного тока, содержащий двигатель, подключенный к источнику питания через управляемый ключ, компаратор, один вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход - с входом усилителя, триггер, демпфирующий элемент и компенсатор, второй вход компаратора через компенсатор соединен с двигателем, демпфирующий элемент шунтирует управляемый ключ, управляющий вход которого через триггер соединен с выходом усилителя [1].

Однако такой электропривод имеет дополнительные электрические узлы (триггер, компенсатор, источник опорного напряжения).

Кроме того, запуск электродвигателя осуществляется импульсами (разгон-торможение), что приводит к затягиванию времени запуска, а возникающие при этом большие пусковые токи снижают надежность электропривода.

При этом демпфирующая емкость ухудшает фронты импульсов в режиме стабилизации, что приводит к дополнительному нагреву выходного транзистора и к снижению КПД.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорем подключенный через импульсный регулятор, датчик напряжения, подключенный к якорю электродвигателя, и регулятор скорости, вход которого соединен с источником задающего напряжения, дополнительные три резистора и конденсатор, а регулятор скорости выполнен в виде компаратора, выход которого соединен с входом импульсного регулятора, а вход через последовательно включенные первый и второй резисторы подсоединен к выходу датчика напряжения и через третий резистор - к выходу датчика тока, конденсатор включен между точкой соединения первого и второго резисторов с общей шиной устройства [2].

Недостатками такого электропривода являются низкая стабильность частоты вращения при работе на минимальном напряжении питания и минимальном моменте нагрузки из-за ограниченности порога чувствительности датчика тока и дополнительные потери мощности на датчике тока при работе на максимальном напряжении питания, моменте нагрузки и в режиме запуска.

Это не позволяет регулировать частоту вращения электродвигателя в широком диапазоне.

Предлагаемый электропривод устраняет указанные недостатки.

Электропривод постоянного тока содержит корпус, электродвигатель, подключенный к первому выводу и через импульсный усилитель - ко второму выводу источника питания, компаратор, первый вход которого подключен к первому выводу источника задающего напряжения, а его выход подключен ко входу импульсного усилителя, первый и второй резисторы, первые выводы которых соединены между собой и подключены к первому выводу конденсатора, первый делитель напряжения, первый вывод которого подключен ко второму выводу источника питания, второй вывод подключен к электродвигателю и к второму выводу конденсатора, второй делитель напряжения, первый вывод которого подключен к второму выводу первого делителя, при этом второй вывод второго резистора подключен к выходу импульсного усилителя, второй вывод источника задающего напряжения подключен к средней точке первого делителя напряжения, второй вывод второго делителя напряжения подключен к второму выводу источника питания, а его средняя точка подключена к второму входу компаратора, при этом первый и второй делители напряжения образуют мостовую схему.

В предлагаемом электроприводе постоянного тока корпус включает подвижную и неподвижную части, на которых закреплены обмотки, входящие в состав источника задающего напряжения, а между источником питания и мостовой схемой может быть включен фильтр радиопомех.

На фиг. 1 приведена схема электропривода постоянного тока; на фиг.2 - источник задающего напряжения (вариант) и корпус с обмотками.

Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к источнику 2 питания через импульсный усилитель 3, компаратор 4, первый вход которого подключен к первому выводу источника 5 задающего напряжения, первый 6 и второй 7 резисторы, первые выводы которых соединены между собой и подключены к первому выводу конденсатора 8, первый делитель 9 напряжения, первый вывод которого подключен к второму выводу источника 2 питания, второй вывод подключен к электродвигателю 1 и к второму выводу конденсатора 8, средняя точка делителя подключена к второму выводу первого резистора 6, второй делитель 10 напряжения, первый вывод которого подключен к общей точке соединения электродвигателя 1 и второго вывода конденсатора 8, второй вывод второго резистора 7 подключен к выходу импульсного усилителя 3, второй вывод источника 5 задающего напряжения подключен к средней точке первого делителя 9 напряжения, второй вывод второго делителя 10 напряжения подключен к второму выводу источника питания, а его средняя точка подключена к второму выводу компаратора 4. Первый и второй делители 9 и 10 напряжения образуют мостовую схему 11, резисторы 6 и 7 и конденсатор 8 образуют RS-фильтр 12. На схеме также показан диод 13 защиты.

Электропривод содержит корпус 14 с подвижной 15 и неподвижной 16 частями, на которых закреплены обмотки 17 генератора 18 импульсов и обмотки 19 детектора 20. Генератор 18 импульсов и детектор 20 с обмотками 17 и 19 образуют источник задающего напряжения 5.

Между источником 2 питания и мостовой схемой 11 может быть включен фильтр радиопомех (на чертеже не показан).

Электропривод работает следующим образом.

На входах компаратора 4, включенного в измерительную диагональ (точки а и б) мостовой схемы 11, происходит сравнение двух напряжений:

Uк = Uаб - Uз, где Uк - напряжение на входе компаратора;

Uаб - напряжение в измерительной диагонали мостовой схемы;

Uз - напряжение задающего источника.

Напряжение в диагонали мостовой схемы пропорционально частоте вращения электродвигателя, которое подается на мостовую схему через RС-фильтр 12.

Если напряжение задающего источника 5 больше напряжения в измерительной диагонали | Uз| > |Uаб| , компаратор 4 открыт, открыт выходной транзистор импульсного усилителя 3, и электродвигатель 1 включается под напряжение источника 2 питания. Как только среднее значение напряжения электродвигателя, выделенное RC-фильтром, превысит напряжение задающего источника 5, компаратор 4 закроется, и закроется выходной транзистор импульсного усилителя 3. Электродвигатель 1 выходит на заданную источником 5 задающего напряжения частоту вращения.

Стабилизация частоты вращения электродвигателя осуществляется изменением среднего значения напряжения, поступаемого на электродвигатель. Частота переключений определяется постоянной времени RC-фильтра 12 и зоной чувствительности компаратора 4. Среднее значение напряжения на электродвигателе 1 определяется соотношением длительности включенного и выключенного состояния импульсного усилителя 3.

Соответственно происходит нарастание и спад тока электродвигателя. Скорость нарастания и спада определяется постоянной времени якорной цепи электродвигателя. При изменении нагрузки на валу электродвигателя изменяется ток, протекающий через электродвигатель, изменяется потенциал точки а мостовой схемы 11, изменяется напряжение в измерительной диагонали Uаб. Это приводит к мгновенному переключению компаратора 4, импульсного усилителя 3, к изменению частоты переключения и к изменению среднего значения напряжения на электродвигателе 1.

Регулирование частоты вращения электродвигателя 1 осуществляется изменением напряжения задающего источника 5.

Изменение напряжения задающего источника 5 осуществляется изменением напряжения наводимого в обмотке 19 обмоткой 17 за счет изменения расстояния между обмотками.

Обмотка 17 генератора импульсов 18, жестко закреплена на неподвижной части корпуса 14, а обмотка 19 детектора 20 закреплена на подвижной части 15 или наоборот.

Верхнему положению подвижной части 15 корпуса 14 соответствует минимальное напряжение задающего источника 5 и минимальная частота вращения электродвигателя 1, минимальному расстоянию между обмотками 17 и 19 соответствует максимальное напряжение на выходе источника 5 задающего напряжения и максимальная частота вращения электродвигателя 1.

Изменение расстояния между обмотками осуществляется нажатием на подвижную часть 15 корпуса 14, при этом открывается компаратор 4 и выходной транзистор импульсного усилителя 3. Вал электродвигателя 1 начинает вращаться. По мере усиления нажатия на подвижную часть 15 уменьшается расстояние между обмотками 17 и 19, увеличивается напряжение на выходе задающего источника 5 и частота вращения электродвигателя 1.

Диод 13 служит для защиты транзисторов импульсного усилителя 3 от импульсов ЭДС электродвигателя.

Фильтр радиопомех (на чертеже не показан) служит для снижения пульсаций тока, возникающих при работе коллекторных электродвигателей.

Таким образом, используя в электроприводе постоянного тока электрически уравновешенную мостовую схему, на вход которой подключен источник питания, а в измерительную диагональ - компаратор, на входах которого происходит сравнение напряжения, снимаемого с электродвигателя, и напряжения задающего источника, позволило повысить стабильность частоты вращения электродвигателя при работе на минимальном напряжении питания и моменте нагрузки, снизить потери мощности при работе на максимальном напряжении питания и максимальном моменте нагрузки и расширить диапазон регулирования частоты вращения, не усложняя устройство в целом.

В настоящее время изготовлены десять экспериментальных образцов предлагаемого электропривода. Проведенные испытания подтвердили работоспособность предлагаемого решения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий корпус, электродвигатель, подключенный к первому выводу и через импульсный усилитель - к второму выводу источника питания, компаратор, первый вход которого подключен к первому выводу источника задающего напряжения, а его выход подключен к входу импульсного усилителя, первый и второй резисторы, первые выводы которых соединены между собой и подключены к первому выводу конденсатора, первый делитель напряжения, первый вывод которого подключен к второму выводу источника питания, второй вывод подключен к электродвигателю и второму выводу конденсатора, средняя точка подключена к второму выводу первого резистора, второй делитель напряжения, первый вывод которого подключен к второму выводу первого делителя напряжения, отличающийся тем, что второй вывод второго резистора подключен к выходу импульсного усилителя, второй вывод источника задающего напряжения подключен к средней точке первого делителя напряжения, второй вывод второго делителя напряжения подключен к второму выводу источника питания, а его средняя точка подключена к второму входу компаратора, при этом первый и второй делители напряжения образуют мостовую схему.

2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что корпус включает подвижную и неподвижную части, на которых находятся обмотки, входящие в состав источника задающего напряжения.

3. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что между источником питания и мостовой схемой включен фильтр радиопомех.




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