SU1141550A1

SU1141550A1 - Device for control of d.c.motor

Info

Publication number: SU1141550A1
Application number: SU833673002A
Authority: SU
Inventors: Владимир Викторович Аржанов; Владислав Александрович Бейнарович
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1983-12-09
Publication date: 1985-02-23

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее трехфазный трансформатор соединенный с трехфазным-диодным выпр мителем и с трехфазным тиристо- рным выпр мителем, выход которого подключен к корной обмотке электродвигател , отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона регулировани скорости вращени , в него введены дополнительный тиристор ,, генератор импульсов, регул тор скорости, выходом подключенный к системе импульсно-фазового управлени , соединенньй с управл ющими электродами трехфазного тиристорного выпр мител , тахогенератор, соединенный выходом с первым входом регул тора скорости, релейный элемент, входом соединенный-свторым входом регул тора скорости,, а выходом - с управл ющим входом регул тора скорости и с входом генератора импульсов, выход которого подключен к управл ющему электроду дополнительного тиристора , анод которого соединен с анодами трехфазного диодного выпр мител и с одним из выводов корной ормотки электродвигател , катод дополнительного тиристора подключец к общей точке, вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а катоды трехфазного диодного выпр мител соединены с дополнительными отводами каждой вторичной обмотки трехфазного трансформатора. 2. Устройство по п. 1, .о т л и ч а ю щ е е,с тем, что регул тор скорости состоит -из операционного усилител ,- в цепи .обратной св зи которого включены последовательно соединенные резистор ч конденсатор, первого входного резистора,- подключенного к входу операционного усилител , последовательно соединеннных второго и третьего входных резисторов, поссл ел ледний из которых подключен к входу операционного усилител и шунтирован полевым транзистором, причем первый |и второй входные, резисторы .образуют соответственно первый, и второй входы регул тора , a затвор поЛевого транзистора - управл миЕсий вход регул тора .скорости.1. A DEVICE FOR CONTROLLING A DC ELECTRIC MOTOR, containing a three-phase transformer connected to a three-phase-rectifier rectifier and to a three-phase thyristor rectifier, the output of which is connected to the main winding of an electric motor, characterized in that, in order to extend the range of control, in order to extend the control direction of the circuit, in order to expand the control circuit of the motor. it has an additional thyristor, a pulse generator, a speed controller, an output connected to the pulse-phase control system, connected to the control electrodes of a three-phase A thyristor rectifier, a tachogenerator connected by an output to the first input of a speed controller, a relay element, an input connected by a second input of a speed controller, and an output from a control input of a speed regulator and an input of a pulse generator, the output of which is connected to the control the additional thyristor electrode, the anode of which is connected to the anodes of a three-phase diode rectifier and one of the terminals of the electrical motor core, the cathode of the additional thyristor is connected to a common point, the secondary winding three phase transformer and the cathodes of three-phase diode rectifier connected to the additional taps of each secondary winding of the three-phase transformer. 2. The device according to claim 1, .o tl and ch yu e, so that the speed controller consists of - from the operational amplifier, - in the feedback circuit of which are connected in series connected resistor h capacitor, the first input a resistor connected to the input of an operational amplifier, serially connected second and third input resistors, the last of which is connected to the input of the operational amplifier and shunted by a field-effect transistor, the first and second input resistors forming the first and second the controller moves, and the gate on the left transistor - control the input of the speed controller.

Description

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к управлению автоматизированньми электроприводами посто нного тока, и может быть использовано в широкорегулируемых электроприводах лодач металлорежущих станков. Известен электропривод посто нного тока, содержаний электродвигатель регул тор скорости, тиристорный уп равл емый выпр митель, выход которого подключен к корю электродвигател на валу которого- установлен датчик скорости 1. Недостатком этого электропривода при использовании- малоинерционных и высокомоментных электродвигателей вл етс больша неравномерность вра щени на низких скорост х, что ограничивает диапазон регулировани скорости . Это объ сн етс тем, что при снижении скорости вращени до минимальных значений тиристорный управл мый выпр митель, оказываетс глубоко зарегулированным с максимальными углами управлени , что ведет к возникновению режима прерывистых токов при изменении тока нагрузки от минимального до двухкратного номинального в малоинерционных.двигател х. Наличие широкой зоны прерывистых токов приводит в электроприводе к возникновению субгармонических.колебаний и большим пульсаци м скорости и тока. Это вызывает существенное повьшгение неравномерности вращени и уменьшение диапазона регулировани скорости вращени двигател . Наиболее близким к изобретению техническим решением вл етс устро ство дл управлени электродвигателем посто нного тока, содержащее трехфазный трансформатор, соединенн с трехфазным диодным выпр мителем , и с трехфазным тиристорньм выпр мителем , вход которого подключен к корной обмотке электродвигател 2 Недостатком известного устройства вл етс .малый диапазон регулировани скорости из-за большой неравномерности вращени на низких ск рост х, вследствие наличи большой зоны прерывистых токов и возникновени низкочастотных субгармоничес сих колебаний скорости и тока. В мо менты бестоковых пауз в режиме прерьшистого тока в электроприводе под действием момента.нагрузки возникают большие падени мгновенного значени скорости двигател , которые не могут быть скомпенсированы системой управлени . При увеличении момента нагрузки в режиме прерьгоистого тока значительно возрастает и неравномерность вращени , что существенно ограничивает диапазон регулировани скорости вращени в электроприводе . Целью изобретени вл етс расширение диапазона регулировани скорости путем уменьшени неравномерности вращени на низких скорост х. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл управлени электродвигателем посто нного тока, содержащее трехфазный трансформатор, соединенный с трехфазным диодным выпр мителем и с трехфазным тиристорным выпр мителем, выход которого подключен к корной обмотке электродвигател , введены дополнительный тиристор, генератор импульсов, регул тор скорости, выходом подключенный к системе импульсно-фазового управлени , соединенной с управл ющими электродами трехфазного тирийторного выпр мител , тахогенератор, соединенный выходом с первым входом регул тора скорости, релейный элемент, входом соединенный с вторым входом регул тора скорости , а выходом с управл ющим . входом регул тора скорости и с входом генератора импульсов, выход которого подключен к управл ющему электроду дополнительного тиристора , анод которого соединен с анодами трехфазного диодного выпр мител и с ОДН1СМ из выводов корной обмотки электродвигател , катод дополнительного тиристора подключен к общей точк-е вторичной обмотки трехфазного трансформатора, а катоды трехфазного диодного вьтр мител соединены с дополнительными отводами каждой вторичной обмотки трехфазного трансформатора. Причем регул тор скорости состоит из операционного усилител , в цепи обратной св зи .которого.включены последовательно doeдинeнныe резистор и конденсатор, первого входного резистора ,, подключенного к входу операционного усилител , последовательно соединённых второго и третьего входных резисторов, последний из которых подключен .к входу, операционного усилител и шунтирован полевым транзистором, причем первый и второй входные резисторы образуют соответственно первый и второй входы регул тора скорости, а затвор полевого транзистора - управл ющий вход регул тора скорости.The invention relates to electrical engineering, in particular, to the control of automated electric drives of direct current, and can be used in wide-regulated electric drives of metal-cutting machine tools. Known electric drive of direct current, contents of electric motor, speed controller, thyristor controlled rectifier, the output of which is connected to the motor core on the shaft of which is installed speed sensor 1. The disadvantage of this electric drive when using low-inertia and high-torque electric motors is large unevenness of rotation at low speeds, which limits the speed control range. This is due to the fact that when the rotational speed drops to minimum values, the thyristor controlled rectifier becomes deeply adjusted with maximum control angles, which leads to the appearance of a discontinuous current mode when the load current changes from minimum to double nominal in low-inertia motors. The presence of a wide zone of intermittent currents in the electric drive leads to the appearance of subharmonic oscillations and large pulsations of speed and current. This causes a significant increase in the rotational unevenness and a decrease in the range of adjustment of the engine rotational speed. The closest technical solution to the invention is an arrangement for controlling a direct current electric motor comprising a three-phase transformer connected to a three-phase diode rectifier and a three-phase thyristor rectifier whose input is connected to the main winding of the electric motor 2 A disadvantage of the known device is a small speed control range due to the large uneven rotation at low speeds x, due to the presence of a large zone of intermittent currents and the occurrence of low-frequency bgarmoniches so speed and current fluctuations. At the moment of dead time in the current in the electric drive mode under the action of torque. Large losses of the instantaneous value of the motor speed occur, which cannot be compensated by the control system. With an increase in the load moment in the pre-current mode, the rotational unevenness also increases significantly, which significantly limits the range of rotational speed control in the electric drive. The aim of the invention is to extend the speed control range by reducing the rotational unevenness at low speeds. The goal is achieved by the fact that an additional thyristor, a pulse generator, and a speed controller are added to a device for controlling a direct current motor containing a three-phase transformer connected to a three-phase diode rectifier and a three-phase thyristor rectifier. , an output connected to a pulse-phase control system connected to control electrodes of a three-phase tiratorial rectifier, tachogenerator, connected output ode with the first input of the speed controller, a relay element, the input connected to the second input of the speed controller, and the output with a control element. the input of the speed regulator and with the input of the pulse generator, the output of which is connected to the control electrode of the additional thyristor, the anode of which is connected to the anodes of the three-phase diode rectifier and with ODN1SM from the terminals of the electric motor crust, is connected to the common point of the secondary winding of the three-phase motor the transformer, and the cathodes of the three-phase diode mittel are connected to the additional taps of each secondary winding of the three-phase transformer. Moreover, the speed controller consists of an operational amplifier, in a feedback circuit. Which includes a series-connected single-stage resistor and a capacitor, the first input resistor connected to the input of the operational amplifier, connected in series to the second and third input resistors, the last of which is connected to the input , operational amplifier and shunted by a field-effect transistor, with the first and second input resistors forming the first and second inputs of the speed controller, respectively, and the gate of the field-effect transistor - control input of the speed regulator.

На чертеже изображена схема устройства дл управлени электродвигателем посто нного тока,The drawing shows a diagram of a device for controlling a direct current motor,

Устройство дл управлени электродвигателем посто нного тока содержит трехфазньй трансформатор 1,. соединенный с трехфазным тиристорным выпр мителем 2, подключенным к вьшоду корной обмотки электродвигател 3, трехфазный диодный выпр митель 4, регул тор 5 скорости, подключенный к системе 6 импульсно-фазового управлени , соединенной с управл ющими электродами трехфазного тиристорного выпр мител 2, тахогенератор 7, соедненньй с первым входом регул тора 5 скорости, релейный элемент 8, подключенный входом к второму входу регул тора 5 скорости, а выходом соеди ненный с управл ющим входом регул тора 5 скорости и соединенный с входом генератора 9 импульсов, выход которого подключен к управл ющему электроду дополнительного тиристора 10, анод которого соединен с анодами трехфазного диодного выпр мител 4 и с одним из вьюодов корной обмотки электродвигател 3, катод дополнительного тиристора 10 подключен к общей точке вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1, а катоды трехфазного диодного выпр миI тел 4 соединены с дополнительными рт водами от каждой вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1. Регул тор 5 скорости, состоит из операционного усилител 11, в цепи обратной св зи которого включены последовательно соединенные резистор 12 и конденсатор 13, первый входной резистор 14, последовательно соединенные второй 15 и третий 16 входные резисторы, последний из которых подключен к входу, операционного усилител 1 1 и шунтирован полевым транзистором 17, затвор которого-соединен с выходом- релейного элемента 8.A device for controlling a direct current electric motor comprises a three-phase transformer 1 ,. connected to a three-phase thyristor rectifier 2 connected to the top of the main winding of the electric motor 3, a three-phase diode rectifier 4, a speed regulator 5 connected to the system 6 of the pulse-phase control connected to the control electrodes of the three-phase thyristor rectifier 2, tacho generator. connected to the first input of the speed controller 5, the relay element 8 connected to the second input of the speed controller 5, and the output connected to the control input of the speed controller 5 and connected to the input of the speed controller 5 atorto 9 pulses, the output of which is connected to the control electrode of the additional thyristor 10, the anode of which is connected to the anodes of the three-phase diode rectifier 4 and one of the cores of the electric motor 3, the cathode of the additional thyristor 10 is connected to the common point of the secondary winding of the three-phase transformer 1, the cathodes of the three-phase diode rectifier of the body 4 are connected to the additional rt water from each secondary winding of the three-phase transformer 1. The speed regulator 5 consists of an operational amplifier 11, in a circuit about whose brotherly connection includes a series-connected resistor 12 and a capacitor 13, a first input resistor 14, a series-connected second 15 and third 16 input resistors, the last of which is connected to the input, an operational amplifier 1 1 and bridged by a field-effect transistor 17, the gate of which is connected to output-relay element 8.

Устройство работае-т следующим образом .The device works as follows.

Пусть электропривод работает при больших задающих, сигналах и на выходе , релейного .элемента 8 сигнал iV Этот сигнал поступает на вход генератора 9 импульсов, который вырабатьюает импульсы высокой частоты. При этом тиристор 10 посто нно открыт, а корна обмотка электродвигател 3 подключена к выходу тиристорного . выпр мител 2 и через открытый тиристор 10 к общей.точке вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1. Трехфазный диодный выпр митель 4 закрыт, так.как через открытый тиристор 10 все диоды выпр мител 4 подпираютс напр жением с дополнительых отводов трансформатора 1. В этом режиме выходной сигнал релейного элемента-8 . обеспечивает закрытое состо ние полевого транзистора 17 и входное сопротивление-регул тора 5 скорости по задающему сигналу будет определ тьс как сумма- сопротивлений резисторов 15 и 16 Динамический коэффициент -передачи регул тора скорости определ етс как отношение сопротивлени резистора 12 к сумме сопротивлений резисторов-15 и 16. В этом режиме-работы,(большие величины задани на скорость) тиристорный выпр митель 2 работает с максимальным (полным) фазным напр жением и соответственно с максимальным коэффициентом усилени ,Let the electric drive work at large setting, signals and output, relay. Element 8 signal iV This signal is fed to the input of the generator 9 pulses, which produces high frequency pulses. In this case, the thyristor 10 is constantly open, and the main winding of the electric motor 3 is connected to the thyristor output. rectifier 2 and through the open thyristor 10 to the common point of the secondary winding of a three-phase transformer 1. The three-phase diode rectifier 4 is closed, as through the open thyristor 10 all the diodes of the rectifier 4 are backed up by the voltage from the additional leads of the transformer 1. In this mode, the output signal relay element-8. provides the closed state of the field-effect transistor 17 and the input impedance of the speed controller 5 is determined by the reference signal as the sum of the resistances of the resistors 15 and 16 The dynamic coefficient of the transfer of the speed regulator is defined as the ratio of the resistance of the resistor 12 to the sum of the resistances of resistors-15 and 16. In this operation mode, (large values of the speed command), the thyristor rectifier 2 operates with the maximum (full) phase voltage and, accordingly, with the maximum gain,

Пусть электропривод работает при малых сигналах задани на скорость вращени . В этом случае на выходе релейного элемента 8 сигнал О и на выходе генератора 9 импульсов нет. Тиристор 10 закрыт,и корна обмотка электродвигател 3 оказьшаетс подключенной К выходу тиристорного выпр мител 2 и через диоды трехфазного диодного вьшр мител 4-к дополнительным отводам трехфазного трансформатора 1,Let the actuator operate at low speed reference signals. In this case, at the output of the relay element 8, the signal O and at the output of the generator 9 are no pulses. The thyristor 10 is closed, and the root winding of the electric motor 3 is connected to the output of the thyristor rectifier 2 and through the diodes of the three-phase diode circuit 4 4 to the additional taps of the three-phase transformer 1,

- Тиристорный выпр митель 2 работает с пониженным фазным напр жением по сравнению с режимом больншх задающих сигналов на скорость-в.ращени , В этом случае, уменьшаетс коэффициент передачи-тиристорнога вьтр мител 2, а дл .компенсации-уменьшени коэффициента-передачи в регул торе 5 скорости автоматически увеличиваетс коэффициент усилени за счет шунтировани резистора 16 полевым транзистором t7, когда сигнал на выходе релейного элемента 8 имеет значение О. При атом сопротивление-канахга 511 полевого транзисторй сток-исток 17 мало и входное ссшротивление по задающему сигналу.определ етс -со противлением резистора 15, а динамический коэффициент передачи определ eiTCH как отношение сопротивлений резисторов 12 к 15. В этом режиме существенно уменьшаетс угол.управлени тиристорного- The thyristor rectifier 2 operates at a reduced phase voltage compared to the mode of the sick master signals for speed-v. Rotation. In this case, the transfer ratio of the thyristor center 2 is reduced, and for compensation-reduction of the transfer ratio in the controller 5, the gain is automatically increased by the shunting of the resistor 16 by the field-effect transistor t7, when the signal at the output of the relay element 8 is O. With an atom resistance-kanahga 511, the drain-source field-effect transistor 17 is small and the input The resistivity of the reference signal is determined by the resistance of the resistor 15, and the dynamic transfer coefficient is determined by eiTCH as the ratio of the resistances of the resistors 12 to 15. In this mode, the thyristor control is significantly reduced.

А выпр мител ,- что существенно уменьшает зоны прерьтистых- токов- и исключае .т его в режиме, когда электродвигатель , нагружен. Все это приводит/к уменьшению.пульсации скорости и тока, уменьшению неравномерности- вращени на малых скорост х и расширению диапазона регулировани , скорости вращени в электроприводе.And the rectifier, - which significantly reduces the zones of intermittent currents, and excludes it in the mode when the electric motor is loaded. All this leads to a decrease in speed and current pulsations, a decrease in the non-uniformity of rotation at low speeds and an increase in the range of control, the speed of rotation in the electric drive.

Claims

(.57) 1. DEVICE FOR CONTROLLING A DC MOTOR, containing a three-phase transformer ^ connected to a three-phase diode rectifier and a three-phase thyristor rectifier, the output of which is connected to the armature winding of the electric motor, characterized in that, in order to expand the range of rotation speed control, an additional thyristor is introduced into it , pulse generator, speed controller, output connected to a pulse-phase control system, connected to control electrodes of a three-phase thyristor of a rectifier, a tachogenerator connected by an output to the first input of the speed controller, a relay element, an input connected to the second input of the speed controller, and an output - with the control input of the speed controller and with the input of the pulse generator, the output of which is connected to the control electrode of an additional thyristor, the anode which is connected to the anodes of a three-phase diode rectifier and to one of the terminals of the armature winding of the electric motor, the cathode of the additional thyristor is connected to a common point. nsformatora and cathodes are connected to a three-phase diode rectifier with additional taps _Λ trehfazno- each secondary winding 3 of the transformer.

2. The device according to p. Characterized in that the speed controller consists of an “operational” amplifier, in the feedback circuit of which are connected a series-connected resistor and a capacitor, the first input resistor is connected to the input of the operational amplifier, connected in series to the second and the third input resistors, the last of which is connected to the input of the operational · amplifier and · is shunted by a field-effect transistor, the first (and the second input, resistors, respectively form the first and second inputs of the controller with oroeti, -a gate transistor poyevogo - The speed control input of controller.