175970. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés félvezetős hajtás túláramának korlátozására
3 175970 4 meg, hogy egy fordulatszámérzékelő kimenete egyrészt egy fordulatszámszabályozó visszacsatoló bemenetére, másrészt pedig egy függvényátalakítóra csatlakozik. A függvényátalakító egy első bemenettel rendelkezik a forgórészáram alappolaritású határoló jele számára, és egy második kimenettel a forgórészáram ellenkező polaritású határoló jele számára. Ezek a kimenetek a fordulatszámszabályozó kimenetére csatlakozó határolóra vannak kapcsolva, ez pedig a tirisztor gyújtóimpulzusait szolgáltató impulzus'adó bemenetére csatlakozik. Ez a megoldás lényegében a motor I forgórészáramának függését használja ki az egyenirányító U<j feszültsé$cőzépértékének és a motor forgórész Uj indukált feszültségének különbségétől. A tirosztoros egyenirányító Ud feszültségközépértéke az a ' vezérlési szög egyértelmű függvénye, ami a tirisztor gyújtás késleltetési szögét adja meg, a következő összefüggés szerint: Ud = Ud0 * cos <* ahol Udo = az egyenirányító maximális feszültség középértéke a = 0 vezérlési szögnél. A forgórész U; indukált feszültségére állandó mágneses fluxusnál a következő összefüggés érvényes: Uj = Ce • co ahol Ce = a motor feszültségállandója és co = a szögsebesség. A motor I forgórészáramára a következő összefüggés érvényes: Udo ’ cos o—Ce • co Ud—Uj 1= ---------------------------= ---------R R ahol R = az adott egyenáramú motor forgórész-körének helyettesítő ellenállása. Ha a maximálisan megengedhető áram egy meghatározott értéke, mint állandó vagy mint a fordulatszámtól függő mennyiség meg van adva, a vezérlési szög nagysága az indukált forgórészfeszültség függvényében egyértelműen meghatározható, úgy hogy az adott áramértéket ne lépjük túl. Az indukált feszültség érzékelőjeként előnyösen a fordulatszámérzékelő is felhasználható, amely egyidejűleg a fordulatszám szabályozására szolgál. A fordulatszám érzékelő kimenő jelének a fordulatszámszabályozó kimenő feszültségét korlátozó jellé való átalakításához és ezzel a vezérlési szög nagyságának korlátozásához egy függvényátalakítót alkalmazunk. A függvényátalakító egy nemlineáris áramkör, amelynek statikus áramátviteli karakterisztikája a motor I forgórészáramára felírt összefüggésnek felel meg. Az áramkör előnyösen digitális, azaz impulzusszabályozási rendszerben is megvalósítható. Ebben az esetben a tirisztorok gyújtási vagy vezérlési szögének határolását meghatározó algoritmust a digitális korrekciós tag programjában a fordulatszám függvényében vesszük figyelembe. Ekkor nincs szükség gyors digitálanalóg átalakítóra, amely a túláram határolás jelenlegi módszerénél, amelynél áramérzékelőt használnak, a digitális vezérléshez nélkülözhetetlen volna. A találmányt a továbbiakban kiviteli példa és rajzok alapján részletesebben ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra a kapcsolási elrendezés tömbvázlata, a 2. ábra a fuggvényátalakító elvi kapcsolási rajza, a 3. ábra a függvényátalakító statikus átviteli karakterisztikája, és a 4. ábra a függvényátalakító linearizált átviteli karakterisztikái. Az egyenáramú 1 motor félvezető hajtása a vezérelt 2 tirisztoros egyenirányítóból és a tirisztor gyújtóimpulzusait szolgáltató 3 impulzusadóból áll. A 3 impulzusadót a 4 fordulatszámszabályozó vezérli. A 4 fordulatszámszabályozó 5 vezérlő bemenetére olyan villamos jelet adunk, amely megfelel az előírt fordulatszámnak. A 4 fordulatszámszabályozó 6 visszacsatoló bemenetére a 7 fordulatszámérzékelő kimenő jele kerül, amely a hajtott 1 motor tényleges fordulatszámának felel meg. A 7 fordulatszámérzékelő például a motor tengellyel összekötött egyenáramú dinamó lehet. A 4 fordulatszámszabályozóval párhuzamosan a 7 fordulatszámérzékelő kimenetére a 8 függvényátalakító csatlakozik. Ez az áramkör megváltoztatja a beérkező U7 jelet, amelynek szintje közvetlenül arányos a tényleges fordulatszámmal, és az 1 motor elektromotoros erejének tényleges értékével. Az átalakítás eredménye egy feszültségjel (U12, illetve U22 határolójel), amelyet a 4 fordulatszámszabályozó kimenő jelének 9 határolójára adunk. A 9 határoló a 3 impulzusadó bemenetére csatlakozik. Tekintettel a 8 függvényátalakító megvalósíthatóságára, a 8 fuggvényátalakító átviteli karakterisztikáját előnyösen linearizáljuk, mégpedig vagy a teljes tartományban, vagy csak részben, az előírt határolási pontosságnak megfelelően. A 8 függvényátalakító egy két részből felépített nemlineáris áramkör, ahol a két rész az 1 motor egy-egy forgórész áramirányához van hozzárendelve. Az első rész az első 11 visszacsatoló impedanciával ellátott első 10 műveleti erősítőt tartalmazza. Az első 10 műveleti erősítő 13 bemenetére a negatív 14 referenciafeszültség forrás csatlakozik, és az első 15 bemeneti impedancián át, a 7 fordulatszámérzékelő U7 jele érkezik. Az első 10 műveleti erősítő kimenete képezi a 8 függvény átalakító első 12 kimenetét az alappolaritású forgórészáramhoz hozzárendelt Uj 2 határolójel számára. A második rész a második 21 visszacsatoló impedanciával ellátott második 20 műveleti erősítőt tartalmazza. A második 20 műveleti erősítő 23 bemenetére csatlakozik a pozitív 24 referenciafeszültségforrás, és a második 25 bemeneti impedancián át a 7 fordulatszámérzékelő U7 jele. A második 20 műveleti erősítő kimenete képezi a 8 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
