4.3 Пример маломощного преобразователя

В полиграфическом оборудовании для приведения в движения таких вспомогательных узлов и механизмов как, например, вталкивающие ролики ниткошвейных автоматов, дукторный валик красочного аппарата применятся электроприводы небольшой мощности. Приводимые агрегаты обладают практически постоянным моментом статического сопротивления и требуют небольшого диапазона регулирования скорости. В этих случаях целесообразно использование разомкнутых систем электропривода. Рассмотрим в качестве примера управление двигателем постоянного тока независимого возбуждения, создаваемого постоянным магнитом (рис. 4.15). Источником постоянного напряжения является полууправляемая (несимметричная) мостовая однофазная схема выпрямителя UZ1, собранная на оптотиристорах U3, U4 и диодах U5, U6. Регулирование напряжения на выходе выпрямителя выполняется фазовым способом, при котором его значение U_d пропорционально углу управления оптотиристорами U3, U4. Импульсы управления оптотиристорами формируются схемой, в основу которой положен релаксационный генератор на однопереходном транзисторе V2, реализующий горизонтальную систему управления полупроводниковыми ключами U3, U4. Горизонтальный принцип изменения угла управления ключами состоит в том, что импульс управления i_упр появляется в момент сравнения напряжения, нарастающего на конденсаторе С1 (экспонента, развивающаяся в горизонтальном направлении, при постоянном значении источника питания), с напряжением отпирания транзистора V2 U_э.отп.

Схема управления получает напряжение питания U_п от двухполупериодной схемы выпрямления силового напряжения 220 В, собранной на выпрямителе UZ2, резисторах R1 и R4 и стабилитроне V1, благодаря которому оно имеет трапецеидальную форму на каждом полупериоде (рис. 4.16).

С момента подачи напряжения конденсатор С1 начинает заряжаться через резисторы R2 и R3. Напряжение на эмиттере U_э транзистора V2 возрастает по экспоненциальному закону с постоянной времени цепи заряда T= C·(R2 + R3). Когда U_э достигнет значения напряжения отпирания транзистора V2 U_э.отп, сопротивление перехода «эмит-тер-база1» становится близким к нулю. Транзистор V2 открыт и конденсатор С1 разряжается в основном по цепи «+С-Э-Б1-R5-управляю-щие электроды оптотиристоров U3 и U4- –С», создавая импульс тока для их включения. Управляющий импульс имеет крутой передний фронт, обеспечивающий четкое включение оптотиристоров. Длитель-

ность импульса управления определяется сопротивлением цепи разряда и регулируется изменением сопротивления резистора R2, а амплитуда – напряжением заряда конденсатора. Время заряда конденсатора до напряжения U_э.отп определяет угол управления α включением оптотиристоров. Такое формирование импульса управления позволяет избежать зависимости угла управления от колебаний напряжения питающей сети.

Ток импульса проходит сразу по двум управляющим каналам оптотиристоров, однако, включается тот оптотиристор, к аноду которого прикладывается положительный полупериод напряжение сети U_c. Еще более простой электронной схемой управления маломощного двигателя постоянного тока может служить схема, приведенная на рис. 4.17. Подача напряжения на регулируемый электропривод вталкивающих роликов с двигателем постоянного тока осуществляется выключателем QF. Электродвигатель М вталкивающих роликов получает питание от неуправляемого выпрямителя UZ. Обмотка возбуждения электродвигателя LL подключена к выходу этого выпрямителя. Обмотка якоря электродвигателя М подсоединяется к выпрямленному двухполупериодному напряжению выпрямителя через тиристор VS, схема управления которым реализует параметрическое (фазовое) регулирование этого напряжения на обмотке, что позволяет изменять скорость вращения вталкивающих роликов. В каждый полупериод выпрямленного напряжения тиристор VS открывается напряжением, создаваемым времязадающей R_регС-цепочкой. Заряд конденсатора осуществляется током i_зар через регулируемый резистор R_рег. В тот момент, когда напряжение на конденсаторе С достигает напряжения отпирания тиристора VS, конденсатор разряжается через диод VD1, управляющий электрод – катод тиристора. Ток разряда i_раз включает тиристор, и напряжение выпрямителя U_d прикладывается к обмотке якоря. При включенном тиристоре VS конденсатор С перезаряжается и подготавливается к следующему заряду после того, как тиристор VS закроется, т. е. на следующим полупериоде.

Чем меньше/больше сопротивление R_рег, тем быстрее/медленнее заряжается конденсатор С и тем больше/меньше средневыпрямленное напряжение, которое прикладывается к обмотке якоря, а следовательно больше/меньше скорость двигателя. Регулируя сопротивление резистора R_рег оператор задает необходимую скорость вталкивающих роликов. Резистор R2, включенный параллельно управляющему переходу – катоду тиристора, служит для выбора минимальной рабочей частоты вращения, компенсируя разброс параметров тиристора. Диод VD2 включен параллельно обмотке якоря электродвигателя для сглаживания пульсаций тока в цепи якоря в те моменты, когда отсутствует на нем напряжение. Резистор R1 способствует запиранию тиристора VS при прохождении выпрямленного двухполупериодного напряжения через ноль.

34