RU2235411C1 - Device for controlling direct-current motor speed - Google Patents
Device for controlling direct-current motor speed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2235411C1 RU2235411C1 RU2002131784/09A RU2002131784A RU2235411C1 RU 2235411 C1 RU2235411 C1 RU 2235411C1 RU 2002131784/09 A RU2002131784/09 A RU 2002131784/09A RU 2002131784 A RU2002131784 A RU 2002131784A RU 2235411 C1 RU2235411 C1 RU 2235411C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- resistor
- control
- output
- pulse
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y02P80/116—
Landscapes
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
Description
Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электропривода преимущественно для переносных исполнительных механизмов в любых отраслях народного хозяйства, например для бормашины в стоматологии, в переносных устройствах для сверления в нестационарных условиях и для граверных работ.A device for controlling the rotational speed of a DC motor relates to electrical engineering and can be used as an electric drive mainly for portable actuators in any sectors of the economy, for example, for a drill in dentistry, in portable devices for drilling in unsteady conditions and for engraving.
Известны устройства регулирования угловой скорости якоря электродвигателя либо изменением амплитуды управляющего напряжения, непрерывно подводимого к якорю, либо путем изменения времени, в течение которого подводится номинальное напряжение.Known devices for controlling the angular speed of the motor armature either by changing the amplitude of the control voltage continuously supplied to the armature, or by changing the time during which the rated voltage is applied.
Известно “Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока” по авторскому свидетельству №1753571 А1, МПК 5 Н 02 Р 5/06, от 01.11.89, содержащее двухполупериодный выпрямитель, регулирующий тиристор, синхронизированный генератор пилообразного напряжения, источник образцового напряжения с потенциометрическим делителем напряжения на выходе, компаратор, усилитель, дополнительный источник образцового напряжения и узел выделения ЭДС обмотки якоря.It is known “Device for controlling the rotational speed of a direct current electric motor” according to copyright certificate No. 1753571 A1, IPC 5 N 02
В данном устройстве напряжение с выхода двухполупериодного выпрямителя в момент открытия регулирующего тиристора через силовой диод прикладывается к обмотке якоря электродвигателя.In this device, the voltage from the output of a half-wave rectifier at the moment of opening the control thyristor through a power diode is applied to the winding of the motor armature.
Длительность открытого состояния регулирующего тиристора определяется моментом включения питания усилителя, мощностью конвертора и наступлением равенства ЭДС обмотки якоря и текущего значения полуволны выпрямленного напряжения двухполупериодного выпрямителя. Для стабилизации частоты вращения в данном устройстве предусмотрен дополнительный источник образцового напряжения. Его напряжение сравнивается в компараторе с ЭДС обмотки якоря в те промежутки времени, когда через силовой диод не передается энергия в электродвигатель. При такой регулировке велика зависимость выходных параметров от параметров питающего напряжения, т.е. напряжения сети. Устройство громоздко, предназначено для работы в стационарных условиях, его сложно настроить.The duration of the open state of the regulating thyristor is determined by the moment the amplifier is turned on, the power of the converter, and the equality of the EMF of the armature winding and the current value of the half-wave of the rectified voltage of the half-wave rectifier. To stabilize the speed in this device provides an additional source of exemplary voltage. Its voltage is compared in the comparator with the EMF of the armature winding at those times when energy is not transmitted to the electric motor through the power diode. With this adjustment, the output parameters are very dependent on the parameters of the supply voltage, i.e. mains voltage. The device is bulky, designed to work in stationary conditions, it is difficult to configure.
Также известен “Электропривод постоянного тока” по патенту РФ 2092963, МПК 6 Н 02 Р 5/418, от 29.05.96 года, содержащий коллекторный электродвигатель тока, якорная обмотка которого шунтирована диодом и через силовой ключ включена в диагональ выпрямительного моста; стабилизатор напряжения, вход которого подключен к инвертирующему входу компаратора, выход компаратора соединен со входом силового ключа; задатчик частоты вращения, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора. Это устройство позволяет регулировать стабильность частоты вращения электродвигателя в диапазоне, установленном задатчиком. Такие устройства под нагрузкой, необходимой в стоматологии, работают очень непродолжительное время (1-1,5 минуты) из-за перегрева.Also known is the “DC Electric Drive” according to the patent of the Russian Federation 2092963, IPC 6 Н 02 Р 5/418, dated May 29, 1996, containing a collector current motor, the anchor winding of which is shunted by a diode and is connected to the diagonal of the rectifier bridge through a power switch; a voltage stabilizer, the input of which is connected to the inverting input of the comparator, the output of the comparator is connected to the input of the power switch; speed controller, the output of which is connected to the non-inverting input of the comparator. This device allows you to adjust the stability of the rotational speed of the motor in the range set by the master. Such devices under the load required in dentistry, work for a very short time (1-1.5 minutes) due to overheating.
Наиболее близким по технической сущности является “Электропривод постоянного тока” по патенту РФ 2042258, МПК 6 Н 02 Р 5/418, от 18.05.93 года, состоящий из выпрямительного блока, содержащего выпрямитель напряжения сети, и регулирующего блока, содержащего генератор частоты управляющих импульсов, стабилизатор напряжения, двигатель. В электропривод дополнительно введены второй выпрямительный мост, компаратор и делитель напряжения. Это устройство позволяет плавно регулировать частоту вращения электродвигателя при питании его от сети переменного тока, преимущественно в бытовых условиях, где требуется плавное регулирование частоты вращения от нуля до максимальной. Но это устройство невозможно применить в стоматологии, т.к. оно не может обеспечить необходимый диапазон (от 3000 до 25000 об/мин) скорости вращения двигателя.The closest in technical essence is “DC electric drive” according to the patent of the Russian Federation 2042258, IPC 6 Н 02 Р 5/418, dated 05/18/93, consisting of a rectifier unit containing a network voltage rectifier, and a control unit containing a control pulse frequency generator , voltage stabilizer, motor. A second rectifier bridge, a comparator and a voltage divider are additionally introduced into the drive. This device allows you to smoothly control the frequency of rotation of the electric motor when it is powered from an alternating current main, mainly in domestic conditions where smooth control of the rotation speed from zero to maximum is required. But this device cannot be used in dentistry, because it cannot provide the necessary range (from 3000 to 25000 rpm) of engine speed.
Задачей предлагаемого технического решения является создание компактного, электробезопасного, экономичного устройства для установки необходимой частоты вращения электродвигателя постоянного тока и ее удержания, с большим диапазоном частот вращения для переносных исполнительных механизмов, применяемых в любых отраслях народного хозяйства, преимущественно в безрукавных бормашинах для использования в стационарных и нестационарных условиях.The objective of the proposed technical solution is to create a compact, electrically safe, economical device for setting the required rotational speed of the DC motor and its retention, with a large range of rotational speeds for portable actuators used in any sectors of the economy, mainly in sleeveless drills for use in stationary and unsteady conditions.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее выпрямительный блок 0, двигатель 9, двухполупериодный выпрямитель напряжения сети 1 и регулирующий блок 10, состоящий из генератора 5 частоты управляющих импульсов, стабилизатора напряжения 7, в выпрямительный блок 0 введен импульсный преобразователь 2 сетевого напряжения в импульсное, в котором минусовые выводы конденсаторов 14, 16, вывод диода 21, эмиттер транзистора 20, выводы обмотки II трансформатора 63, резисторов 26 и 28 соединены с отрицательным выводом моста 13 двухполупериодного выпрямителя напряжения сети 1, между собой соединены отрицательный вывод конденсатора 15, положительный вывод конденсатора 16, выводы резистора 17 и обмотки I трансформатора 62, другой вывод обмотки I соединен с выводами диодов 18, 21, эмиттером транзистора 19, коллектором транзистора 20 и выводом обмотки III трансформатора 63; другой вывод обмотки III через резистор 22 соединен с базой транзистора 19; база транзистора 20 соединена с эмиттером транзистора 24 и через резистор 23 с выводом обмотки II трансформатора 63; коллектор транзистора 24 соединен с выводами резистора 25 и конденсатора 27; выводы обмотки I трансформатора 63 через резистор 29 соединены с выводами обмотки II трансформатора 62, а выводы обмотки III трансформатора 62 - с мостом 30 двухполупериодного выпрямителя 3 импульсного напряжения, который соединен с управляющими контактами 32 педали 4.The problem is solved due to the fact that the device for controlling the rotational speed of the DC motor containing the rectifier block 0, the motor 9, a half-wave rectifier of the
В регулирующий блок 10 введены перестраиваемый генератор 6 длительности управляющего импульса, усилитель постоянного тока 8 с выходным каскадом, каскад 11 поддержания числа оборотов, каскад 12 установки числа оборотов, при этом к выводам электродвигателя 9 подключен делитель из резисторов 54 и 55, к подвижному выводу переменного резистора 55 подключен диод 57 каскада 12 установки числа оборотов, к другому выводу диода 57 через резистор 58 подключена база транзистора 61 каскада 11 поддержания числа оборотов, коллектор транзистора 61 которого подсоединен через конденсатор 36 к выходу с микросхемы И-НЕ 40 перестраиваемого генератора 6 длительности управляющего импульса, резистор 59 через конденсатор 60, а также эмиттер транзистора 61 каскада 11 поддержания числа оборотов подключены к корпусу; к выводу резистора 55 подключен коллектор транзистора 53 каскада 12 установки числа оборотов, эмиттер которого соединен с корпусом, а его база через резистор 51 - с выводом с микросхемы И-НЕ 40 перестраиваемого генератора 6 длительности управляющего импульса.A tunable generator 6 of a control pulse duration, a
Выводы а и b микросхемы И-НЕ 41 соединены между собой и с коллектором транзистора 61 и через резистор 64 с корпусом; вывод с микросхемы И-НЕ 41 соединен с выводом а микросхемы И-НЕ 43 генератора 5 частоты управляющих импульсов; вывод с микросхемы И-НЕ 43 которого соединен с выводом b этой микросхемы через резистор 44 и выводами а, b микросхемы И-НЕ 42 этого генератора 5; вывод b микросхемы 43 генератора 5 частоты управляющих импульсов через конденсатор 33 соединен с выводом с микросхемы И-НЕ 42 и через конденсатор 34 - с выводом а микросхемы И-НЕ 40 перестраиваемого генератора 6 длительности управляющего импульса; вывод а микросхемы И-НЕ 40 через резистор 35 подключен к стабилизирующему диоду стабилизатора напряжения 7, вывод с микросхемы И-НЕ 40 соединен через резистор 49 с базой управляющего транзистора 52, при этом после подачи напряжения питания через управляющие контакты 32 педали 4 на усилитель постоянного тока 8, стабилизатор 7 напряжения сформированный импульс генератора 6 длительности управляющего импульса прикладывается к базе транзистора 52 усилителя постоянного напряжения 8 и открывает транзистор 47 этого усилителя постоянного напряжения для подачи управляющего импульса на двигатель 9, амплитуда которого определяется напряжением двухполупериодного выпрямителя 3 импульсного напряжения.The findings a and b of the AND-
Использование преобразователя сетевого напряжения в импульсное, требуемой для управления двигателем величины позволяет сделать устройство компактным и электробезопасным за счет применения малогабаритных импульсных трансформаторов и наличия гальванической развязки. При этом обеспечивается стабильная работа всего устройства при значительных колебаниях напряжения в сети.Using a converter of mains voltage to a pulse, required for engine control, allows the device to be compact and electrically safe due to the use of small-sized pulse transformers and the presence of galvanic isolation. This ensures the stable operation of the entire device with significant voltage fluctuations in the network.
Такое устройство очень удобно применять в переносных исполнительных механизмах, используемых в любых отраслях народного хозяйства, например в безрукавных бормашинах для применения в стоматологии в стационарных и нестационарных условиях.Such a device is very convenient to use in portable actuators used in any sectors of the economy, for example in sleeveless drills for use in dentistry in stationary and non-stationary conditions.
Выбранная высокая частота 30 кГц импульсного генератора позволяет оба трансформатора выполнить с малыми размерами, что обеспечивает портативность устройства.The selected
Применение гальванически развязанного импульсного тока для питания двигателя постоянного тока позволяет увеличить цикл работы до 12 минут, а под нагрузкой до 7 минут, по сравнению с аналогами уже в несколько раз, что очень важно при работе бормашины.The use of a galvanically isolated pulse current to power a DC motor allows you to increase the cycle up to 12 minutes, and under load up to 7 minutes, compared with analogs already several times, which is very important when working with a drill.
Применение гальванической развязки от напряжения сети позволяет устройству работать при колебаниях сети от 160 до 240 B и обеспечивает электробезопасность при эксплуатации, что тоже очень важно в стоматологии.The use of galvanic isolation from the mains voltage allows the device to work with mains fluctuations from 160 to 240 V and provides electrical safety during operation, which is also very important in dentistry.
Применение импульсного управления для поддержания требуемого момента вращения якоря позволяет производить регулирование в большом диапазоне частот вращения электродвигателя путем изменения времени, в течение которого к якорю подводится номинальное напряжение, т.е. изменением длительности питающего импульсного напряжения эмиттер - коллектор транзистора каскада поддержания числа оборотов под действием Е, амплитуды, ЭДС обмотки якоря двигателя (положительные полуволны), накапливаемого конденсатором того же каскада между рабочими импульсами тока возбуждения якоря.The use of pulse control to maintain the required moment of rotation of the armature allows regulation in a large range of frequencies of rotation of the electric motor by changing the time during which the rated voltage is applied to the armature, i.e. by changing the duration of the supplying pulse voltage, the emitter is the collector of the transistor of the cascade of maintaining the speed under the action of E, amplitude, EMF of the armature of the motor armature (positive half-waves) accumulated by the capacitor of the same cascade between the working pulses of the armature excitation current.
Применение предложенной схемы каскада установки числа оборотов вращения вала двигателя, где транзистор этого каскада, при наличии рабочего импульса, своим открытым переходом эмиттер - коллектор шунтирует регулировочный резистор, исключая возможность воздействия тока управления якоря двигателя на схему управления формирования длительности импульса, а диод, подключенный к данному резистору, исключает возможность проникновения отрицательной волны ЭДС якоря двигателя во время отсутствия управляющего импульса, обеспечивает получение управляющего напряжения на конденсаторе каскада поддержания числа оборотов в паузах между импульсами управления.Application of the proposed cascade circuit for setting the speed of rotation of the motor shaft, where the transistor of this cascade, in the presence of a working impulse, by its open transition, the emitter - collector shunts the control resistor, eliminating the possibility of the control armature control current acting on the control circuit for forming the pulse duration, and the diode connected to this resistor, eliminates the possibility of penetration of a negative wave EMF of the motor armature during the absence of a control pulse, provides control voltage on the capacitor of the cascade of maintaining the number of revolutions in the pauses between the control pulses.
Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока изображено на чертежах, где на фиг.1 изображена блок-схема устройства, на фиг.2 - принципиальная схема, на фиг.3 - зависимость длительности импульсов управления от сопротивления перехода эмиттер - коллектор, на фиг.4 - зависимость Rэк от напряжения на конденсаторе 60 каскада поддержания числа оборотов, на фиг.5 изображены эпюры токов и напряжений в точках, указанных на блок - схеме на фиг.1.A device for controlling the rotational speed of a DC motor is shown in the drawings, where Fig. 1 shows a block diagram of a device, Fig. 2 is a circuit diagram, Fig. 3 is a diagram illustrating the dependence of a control pulse duration on an emitter-collector junction resistance; 4 - dependence of R ec on the voltage on the
На фиг.1 изображена блок-схема устройства, которое состоит из выпрямительного блока 0 и регулирующего блока 10.Figure 1 shows a block diagram of a device that consists of a rectifier unit 0 and a
Выпрямительный блок 0 содержит: 1 - двухполупериодный выпрямитель сети 220 B, 2 - импульсный преобразователь постоянного напряжения в импульсное 30 кГц с одновибратором запуска, 3 - двухполупериодный выпрямитель 30 кГц, 4 - педаль включения; регулирующий блок 10 содержит: 5 - генератор частоты управляющих импульсов якоря электродвигателя, 6 - перестраиваемый генератор длительности управляющего импульса, 7 - стабилизатор напряжения 5 B, 8 - усилитель постоянного тока с выходным каскадом, 9 - двигатель, 11 - каскад поддержания числа оборотов, 12 - каскад установки числа оборотов.Rectifier block 0 contains: 1 - a half-wave rectifier of a 220 V network, 2 - a pulsed DC-to-pulse converter of 30 kHz with a one-shot trigger, 3 - a half-wave rectifier of 30 kHz, 4 - a pedal of inclusion;
На фиг.2 изображена принципиальная электрическая схема устройства. Выпрямительный блок 0 содержит каскады: двухполупериодный выпрямитель 1, где диодный мост 13, конденсатор фильтра 14; импульсный преобразователь 2 на 30 кГц на транзисторах 19, 20, импульсных трансформаторах 62 и 63, резисторах 17, 23, 29, конденсаторах 15, 16, диодах 18, 21 с одновибратором запуска на транзисторе 24, резисторах 25, 26, 28, конденсаторе 27. Они соединены следующим образом: минусовые выводы конденсаторов 14, 16, диода 21, эмиттера транзистора 20, обмотки II трансформатора 63, резисторов 26 и 28 соединены с отрицательным выводом моста 13, выводы конденсатора 15, резистора 17, диода 18, коллектора транзистора 19, резистора 25 - с положительным выводом моста 13, между собой соединены отрицательный вывод конденсатора 15 и положительный вывод конденсатора 16, выводы резистора 17 и обмотки I трансформатора 62, другой вывод обмотки I соединен с выводами диодов 18, 21, эмиттером транзистора 19, коллектором транзистора 20 и выводом обмотки III трансформатора 63, другой вывод обмотки III через резистор 22 соединен с базой транзистора 19, база транзистора 20 - с эмиттером транзистора 24 и через резистор 23 с выводом обмотки II трансформатора 63; коллектор транзистора 24 соединен с выводами резистора 25 и конденсатора 27; выводы обмотки I трансформатора 63 через резистор 29 соединены с выводами обмотки II трансформатора 62, а выводы обмотки III трансформатора 62 - с мостом 30 двухполупериодного выпрямителя 3 импульсного напряжения, который соединен с управляющими контактами 32 педали 4, которая осуществляет связь между выпрямительным блоком 0 и регулирующим блоком 10.Figure 2 shows a circuit diagram of a device. Rectifier block 0 contains cascades: a half-
Регулирующий блок 10 содержит каскады: генератор частоты 5 управляющих импульсов на микросхемах И-НЕ 42, 43, резисторе 44, конденсаторе 33; перенастраиваемый генератор 6 управляющих импульсов на микросхемах И-НЕ 40, 41, резисторах 64, 35, конденсаторах 34, 36; стабилизатор напряжения 7 (параметрический) 5 B на стабилизирующем диоде 37, резисторе 39, конденсаторе 38; усилитель 8 постоянного тока с выходным каскадом на транзисторах 52, 48, 47, резисторах 45, 46, 49, 50; двигатель 9; каскад 11 поддержания числа оборотов на транзисторе 61, резисторах 58, 59, конденсаторе 60 и каскад 12 установки числа оборотов на транзисторе 53, диоде 57, резисторах 51, 54, 55.The
Каскады соединены следующим образом: к выводам электродвигателя 9 подключен делитель из резисторов 54 и 55, к подвижному выводу переменного резистора 55 подключен диод 57 каскада 12 установки числа оборотов, к другому выводу диода 57 через резистор 59 подключена база транзистора 61 каскада 11 поддержания числа оборотов, коллектор транзистора 61 которого подсоединен через конденсатор 36 к выходу с микросхемы И-НЕ 40 перестраиваемого генератора 6 длительности управляющего импульса, резистор 59 через конденсатор 60, а также эмиттер транзистора 61 каскада 11 поддержания числа оборотов подключены к корпусу; к выводу резистора 55 подключен коллектор транзистора 53 каскада 12 установки числа оборотов, эмиттер которого соединен с корпусом, а его база через резистор 51 - с выводом с микросхемы И-НЕ 40 перестраиваемого генератора 6 длительности управляющего импульса; выводы а и b микросхемы И-НЕ 41 соединены между собой и с коллектором транзистора 61 и через резистор 64 с корпусом; вывод с микросхемы И-НЕ 41 соединен с выводом а микросхемы И-НЕ 43 генератора 5 частоты управляющих импульсов, вывод с микросхемы И-НЕ 43 которого соединен с выводами b этой микросхемы через резистор 44 и выводами а, b микросхемы И-НЕ 42 этого генератора 5; вывод b микросхемы 43 генератора 5 частоты управляющих импульсов через конденсатор 33 соединен с выводом с микросхемы И-НЕ 42 и через конденсатор 34 с выводом а микросхемы И-НЕ 40 перестраиваемого генератора 6 длительности управляющего импульса; вывод а микросхемы И-НЕ 40 через резистор 35 подключен к стабилизирующемуся диоду стабилизатора напряжения 7; вывод с микросхемы И-НЕ 40 соединен через резистор 49 с базой управляющего транзистора 52.The cascades are connected as follows: a divider of
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Напряжение сети 220 B, выпрямленное мостом 13 и отфильтрованное конденсатором 14, прикладывается к одновибратору на транзисторе 24, который запускается и выдает импульс запуска на транзистор 20 импульсного преобразователя 2. Импульс “+” полярности поступает на базу транзистора 20 и он запускается. Начинает разряжаться конденсатор 16 по цепи - обмотка I трансформатора 62, переход коллектор - эмиттер транзистора 20. Второе плечо работает аналогично. После полного разряда конденсатора 16 ток начинает течь в обратном направлении за счет энергии, накопленной в сердечнике трансформатора 62. Выходной трансформатор 62 включен в эмиттерную цепь транзисторов 19, 20 и имеет хорошо изолированную обмотку III от обмоток I, II, чем обеспечивается гальваническая развязка от сети питания 220 B. Количество витков этой обмотки трансформатора обеспечивает требуемое напряжение для выходного импульсного выпрямительного моста 30.The mains voltage 220 V, rectified by the
При этом импульс передается через обмотку II трансформатора 62, соединенную через сопротивление 29 с первичной обмоткой I трансформатора 63, через третью обмотку III трансформатора 63, одним концом соединенную с первичной обмоткой трансформатора 62, вторым концом через сопротивление 22 - с базой транзистора 19, тем самым открывая его по цепи - конденсатор 16, диод 21, обмотка I трансформатора 62, при этом импульс, который передается через обмотку II трансформатора 62 на первичную обмотку трансформатора 63 и через третью обмотку III трансформатора 63, через сопротивление 22 на базу транзистора 19, открывает его. Циклы повторяются, импульсный генератор начинает стабильно и уверенно генерировать импульсы равной длительности, частота которых равна 30 кГц.In this case, the pulse is transmitted through the winding II of the transformer 62, connected through a resistance 29 to the primary winding I of the transformer 63, through the third winding III of the transformer 63, connected at one end to the primary winding of the transformer 62, and the second end through the resistance 22 to the base of the transistor 19, thereby opening it in a circuit - capacitor 16, diode 21, winding I of transformer 62, while the pulse that is transmitted through the winding II of transformer 62 to the primary winding of transformer 63 and through the third winding III of transformer 63, through rotivlenie 22 of the transistor 19 base, opens it. The cycles are repeated, the pulse generator begins to stably and confidently generate pulses of equal duration, the frequency of which is 30 kHz.
Переменное напряжение 30 кГц поступает на диодный мост 30, выпрямляется и отфильтровывается конденсатором 31 и напрямую, через контактную группу 32 педали 4 осуществляет подачу питающего напряжения на усилитель постоянного тока 8, стабилизатор напряжения 7, который питает каскады 5, 6. При этом после подачи напряжения питания через управляющие контакты 32 педали 4 на усилитель постоянного тока 8, стабилизатор 7 напряжения сформированный импульс генератора 6 длительности управляющего импульса прикладывается к базе транзистора 52 усилителя постоянного напряжения 8 и открывает транзистор 47 этого усилителя постоянного напряжения для подачи управляющего импульса на двигатель 9, амплитуда которого определяется напряжением двухполупериодного выпрямителя 3 импульсного напряжения.An alternating voltage of 30 kHz is supplied to the
В основу работы регулирующего блока 10 положена зависимость числа оборотов якоря двигателя постоянного тока 9 от длительности импульсов управляющего напряжения, приложенного к якорю двигателя.The operation of the
Изменение длительности импульсов осуществляется за счет отрицательной обратной связи по напряжению, причем в качестве датчика используется электродвижущая сила, развиваемая обмоткой якоря в поле постоянного магнита возбуждения во время отсутствия управляющего напряжения на якоре после разгона якоря этим напряжением. В этот момент двигатель работает генератором и развивает напряжение, пропорциональное оборотам вращения якоря:The pulse duration is changed due to negative voltage feedback, and the electromotive force developed by the armature winding in the field of the permanent excitation magnet during the absence of the control voltage at the armature after the armature is accelerated by this voltage is used as a sensor. At this moment, the engine runs a generator and develops a voltage proportional to the rotation speed of the armature:
Ея=СnФ,E i = CnF,
где С - постоянная; Ф - магнитный поток; n - число оборотов.where C is a constant; F - magnetic flux; n is the number of revolutions.
Предлагаемое схемное решение позволяет использовать в промежутках между управляющими импульсами полученное напряжение Ея для заряда конденсатора 60 каскада поддержания числа оборотов 11, потенциал которого прикладывается к базе транзистора 61 того же каскада через диод 57 с резистора установки 55 каскада установки числа оборотов 12, изменяя сопротивление перехода эмиттер - коллектор транзистора 61.The proposed circuit solution allows you to use the voltage E i in the intervals between the control pulses to charge the
График изменения сопротивления перехода n-р-транзистора приведен на фиг.4.A graph of the transition resistance of the np transistor is shown in Fig.4.
Это сопротивление перехода транзистора 61 определяет работу перестраиваемого генератора длительности управляющего импульса 6: с увеличением напряжения на конденсаторе 60 сопротивление перехода уменьшается и длительность Tmin импульса также уменьшается. В момент пуска двигателя, когда напряжение Ея=0, сопротивление перехода максимальное и длительность управляющего импульса Тmах максимальна, что способствует быстрому разгону якоря со значительным моментом вращения (смотри на фиг.3).This transition resistance of the
τmin=(R62+Rэк)·С36; τmах=(R62+Rэк)·С36,τ min = (R62 + R ec ) · C36; τ max = (R62 + R ek ) · С36,
где τmin - длительность импульсов при полностью открытом переходе эммитер - коллектор транзистора 61;where τ min is the pulse duration for a fully open junction emitter - collector of
τmax - длительность импульсов при полностью закрытом переходе эммитер - коллектор транзистора 61.τ max - pulse duration with a completely closed transition emitter - collector of
После подачи напряжения питания на микросхемы И-НЕ 40, 42, 43 конденсатор 38 фильтрует полученное напряжение генератора частоты 5, выполненного на микросхемах 42, 43. Необходимый период следования порядка 0,25 мс устанавливается конденсатором 33 и резистором 44.After applying the supply voltage to the AND-40, 42, 43 microcircuits, the capacitor 38 filters the received voltage of the
Перестраиваемый генератор 6 длительности на микросхемах И-НЕ 40, 41 запускается импульсом генератора частоты 5, причем длительность импульса, сформированного генератором 6, определяется емкостью конденсатора 36, сопротивлением резистора 64 и сопротивлением перехода коллектор - эмиттер транзистора 61, подключенного параллельно к входам а, b микросхемы И-НЕ 41 (смотри фиг.3, фиг.4) и корпусу.A tunable duration generator 6 on I-
Сформированный импульс генератора 6 прикладывается для управления через резистор 49 к базе транзистора 52 усилителя постоянного напряжения 8 и открывает транзистор 47, обеспечивая подачу управляющего импульса на двигатель 9. Транзистор 47 насыщен, и амплитуда управляющего импульса якоря постоянна и определяется напряжением выпрямительного устройства 3, а число оборотов двигателя 9 зависит от длительности управляющего напряжения, которое формируется генератором 6.The generated pulse of the generator 6 is applied to control through the resistor 49 to the base of the transistor 52 of the
Одновременно с генератора длительности 6 сформированный импульс подается через резистор 51 на транзистор 53, который при этом открывается до насыщения (сопротивление перехода эмиттер - коллектор транзистора 61 около 0). Он своим открытым переходом шунтирует резистор 55, исключая влияние управляющего напряжения якоря двигателя 9, поступающего через открытый транзистор 47, на каскад установки числа оборотов 12 и каскад поддержания оборотов 11.Simultaneously with a generator of duration 6, the generated pulse is fed through a resistor 51 to a transistor 53, which then opens to saturation (the resistance of the emitter-collector of the
После прекращения отпирающего действия сформированного импульса генератором 6 транзисторы 47 и 48 закрываются, при этом управляющее напряжение, подаваемое напряжение с выпрямительного устройства 3 на якорь двигателя прекращается. Якорь двигателя вращается по инерции, вырабатывая (генерируя) Ея - ЭДС, при этом шунтирование транзистором 53 резистора 55 прекращается и полученное напряжение Е через диод 57, своей положительной амплитудой через резистор 59 заряжает конденсатор 60 до соответствующей, определяемой установкой резистора 55, амплитуды, которая в дальнейшем определит согласно зависимости, изображенной на фиг.4, сопротивление перехода эмиттер - коллектор транзистора 61, а следовательно, и длительность управляющего импульса якоря двигателя.After the unlocking action of the generated pulse by the generator 6 ceases, the transistors 47 and 48 are closed, while the control voltage, the supplied voltage from the
Удержание установленного числа оборотов обеспечивается отрицательной связью, описанной выше, т.е. Ея прикладывается через резистор 55, диод 57, резистор 59 к конденсатору 60 и через зависимость сопротивления эмиттер - коллектор транзистора 61 удерживает установленные резистором 55 обороты.The retention of the set speed is ensured by the negative coupling described above, i.e. E I is applied through a
Эпюры работы каскада установки и каскада поддержания числа оборотов двигателя приведены на фиг.5.The diagrams of the operation cascade of the installation and the cascade of maintaining the engine speed are shown in Fig.5.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002131784/09A RU2235411C1 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Device for controlling direct-current motor speed |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002131784/09A RU2235411C1 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Device for controlling direct-current motor speed |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002131784A RU2002131784A (en) | 2004-05-20 |
RU2235411C1 true RU2235411C1 (en) | 2004-08-27 |
Family
ID=33413376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002131784/09A RU2235411C1 (en) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | Device for controlling direct-current motor speed |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2235411C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2538301C1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Half bridge galvanic isolated pulse-power amplifier |
-
2002
- 2002-11-27 RU RU2002131784/09A patent/RU2235411C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2538301C1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Half bridge galvanic isolated pulse-power amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2406216C1 (en) | Inverter generator and method of its control | |
US4431953A (en) | Circuit for operating a synchronous motor from a dc supply | |
KR840003576A (en) | Control device of AC elevator | |
RU2235411C1 (en) | Device for controlling direct-current motor speed | |
US7180271B2 (en) | Vehicle generator regulating apparatus | |
RU2017107175A (en) | SEPARATED PHASE CONTROLLED SYNCHRONOUS MOTOR | |
RU2332773C1 (en) | Stand-alone contactless synchronous generator | |
RU29627U1 (en) | Device for controlling the speed of a DC motor | |
US3441826A (en) | Tachometer feedback circuit for d.c. motor speed control | |
US3803478A (en) | Frequency changer having a constant frequency output | |
JPH0528954Y2 (en) | ||
GB2494715A (en) | Power control circuit for self-excited electrical generator | |
JP4672218B2 (en) | Motor control device | |
SU1293812A1 (en) | Control device for induction capacitor motor | |
SU1050086A1 (en) | Device for controlling two-winding electromagnetic reciprocate-motion motor | |
SU1272448A1 (en) | Device for sampled-data control of velocity of electric motor | |
SU1617552A1 (en) | Method of setting up thyratron motor | |
RU2074502C1 (en) | Direct current electric drive | |
JP2797298B2 (en) | Contactless ignition device for internal combustion engine | |
SU930552A2 (en) | System for pulse control of dc electric motor | |
SU598206A1 (en) | Arrangement for pulsed regulation of three-phase induction motor speed | |
RU2624305C1 (en) | Method of starting and stopping electric motor of pump | |
SU1688366A1 (en) | Device for two-phase induction motor braking | |
SU1374386A1 (en) | Electric drive of tumbling drum of washing machine | |
RU2076446C1 (en) | Direct current electric drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051128 |