Устройство для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные фаэочувствительный выпрямитель, промежуточный усилитель, усилитель с блоком ограничения , регулятор напряжения, а также усилитель задания потока с нелинейным преобразователем, выпрямитель, датчик напряжения, по следовательно ., соединенные блок задания потока и регулятор Потока, отличающееся тем, что, с целью повышения качества переходных процессов (При двухзонном регулировании, в неiro дополнительно введены два компаратора , блок реверса, датчик потока, ключ, реверсивный ключ, блок задания напряжения, выполненный на потенциометре , а блок ограничения снабжен потенциометром механически сочлененным с потенциометром блока задания напряжения, при этом,датчик потока через первый компаратор соединен с управляющим входе реверсивного ключа, включенного в цепь .положительной обратной связи усилителя с блоком ограничения, выход блока задания потока соединен с вторым входом первого компаратора, датчик напряжения через вьтрямитель и второй компаратор соединен с управляющим входом ключа, включенного между (Л выходом нелинейного преобразователя и вторым входом регулятора потока, выход промежуточного усилителя через блок реверса соединен с вторым входом второго компаратора, третий вход которого соединен с потенциометром блока задания напряжения, а инверсР Ьо Во ный вход блока реверса соединен с датчиком напряжения. О1 4j 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

З(58 Н 02 Р.5 06

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ, . н AB TopcHGMY свщфткпьств»

ГосудАРстБенный НоМНТЕТ сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 3403981/24-07 (22) 01.03.82 (46) 30.07.83. Вюл. Р 28

{72) В.A. Кузнецов (71) Кузнецхий металлургический комбинат им. В.И. Ленина (53) 621.316.718.5(088.8) (56) 1. Научно-реферативный сборник.

Сер. П Монтаж и наладка электрооборудования, вып. 8, М., 1980, с.11-15.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3304111/24-07, кл. Н 02 Р 5/06, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЭДЕЛЕНИЯ

РЕЖИМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее последо вательно соединенные фаэочувствительный выпрямитель, промежуточный усилитель, усилитель с блоком ограничения, регулятор напряжения, а также усилитель задания потока с нелинейным преобразователем, выпрямитель, датчик напряжения, последовательнО соединенные блок задания потока и регулятор потока, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения качества переходных процессов

„.Я0„„10" 2578 А при двухзонном регулировании, в него дополнительно введены два компаратора, блок реверса, датчик потока, ключ, реверсивный ключ, блок задания напряжения, выполненный на потенциометре, а блок ограничения снабжен потенциометром, механически .сочлененным с потенциометром блока задания напряжения, при этом, датчик потока через первый компаратор соединен с управляющим входом реверсивного ключа, включенного в цепь положительной обратной связи усилителя с блоком ограничения, выход блока задания потока соединен с вгорым входом первого компаратора, датчик .напряжения через выпрямитель и второй компаратор соединен с управляю- Е щим входом ключа, включенного между выходом нелинейного преобразователя и вторыч входом регулятора потока, выход промежуточного усилителя через блок реверса соединен с вторым входом второго компаратора, третий вход Я которого соединен с потенциометром блока задания напряжения, а инверсный вход блока реверса соединен с датчиком напряжения.

1С32578

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу и может быть использовано в системах двухэонного регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока. 5

Известно устройство для разделе-. ния режимов управления электродвигателем постоянного тока, содержащее фазочувствительный выпрямитель, связанный с регулятором напряжения, уси- 1Î литель задания потока, регуляторпатока, интегро-задающее устройство, в котором управление потоком электродвигателя постоянного така не зависят от его злектродвижущей силы (13.

Недостатком устройства для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока является его сложность вследствие применения трех эадатчиков интенсивности, а также ® ухудшение качества переходных процес- сов и накопление в интегро-задающем устройстве ошибки регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последа вательна соединенные фазочувствительнЫй выпрямитель, промежуточный усилитель, усилитель с блоком ограничения, регулятор напряжения, а также усилитель задания потока с нелинейным преобразователем, выпрямитечь датчик напряжения, последовательно соединенные блок задания потока и регулятор потока 12 1. 35

Недостатком известного устройства является неоптимальное протекание переходных процессов разгона, реверса и торможения при двухзонном регули.ровании скорости электродвигателя цо- 4О стоянного тока.

Оптимальными для большинства злектроприводов при работе электродвигателя постоянного тока выше основной скорости считаются такие переходные процессы, когда при разгоне сна .ала увеличивается напряженис на двигате" ле при постоянстве его потока, а затем снижается поток при постоянстве напряжения (либо ЭДС) электродвигателя постоянного тока. При торможении электродвигателя со скорости выше основной сначала восстанавливается поток до номинального при постоянстве напряжения (либо ЭДС} электоодвигателя, а затем снижается напряжение при постоянстве потока.

В устройстве при двухзонном регулировании скорости процессы изменения напряжения и потока двигателя будут протекать одновременно, если темп изменения сигнала на выходе фазочувствитель ного выпрямителя выше -, ем.па изменения скорости электродвигателя, Действительно, при быстром изменении f,$ напряжения на выходе фазочувствитель; ного выпрямителя одновременно изменяются как сигнал задания на напряжение якоря электродвигателя на выходе усилителя с блоком ограничения, так и сигнал задания на поток на выходе усилителя задания потока с нелинейным преобразователем, так как устройство не содержит инерционных элементов, линий задержки и интеграторов.

Схемы с одновременным изменением напряжения и потока электродвигате,ля постоянного тока не находят применение для значительнбй части злектроприводов и, в частности, в главных приводах реверсивных прокатных ,станов.

Цель изобретения — повышение качества переходных процессов при двухзонном регулировании скорости электро двигателя постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для разделения режимов управления электродвигателем по стоянного тока, содержащее последовательно соединенные фазочувствительный выпрямитель, промежуточный усилитель, усилитель с блоком ограничения, регулятор напряжения, а также усйлитель задания потока с нелинейным преобразователем, выпрямитель, датчик напряжения, последовательно соединенные блок задания потока и регулятор потока, дополнительно введены два компаратора, Сло . реверса, датчик потока, ключ, реверсивь ключ, блок за-дания напряжения, выполненный йа потенциометре, а блок ограничения снабжен потенциометром, механически сочлененным с потенциометром блока зацания напряжения, пyê =...==;:"т:ом датчик потока через первый компаратор соеди1

3 нен с управляющим входом реверсивно" го ключа, включенного в цепь оложительной обратьой связи усилителя с блоком ограничения, выход блока задания потока соединен с вторым входом первого компаратора, датчик напряжения через выпрямитель и второй компаратор соединен с управляющим входом ключа, включенного между выходом нелинейного преобразователя и вторым входом регулятора потока, выход промежуточного усилителя через блок реверса соединзн с вторым входом второго компаратора, третий вход которого соединен с потенциометром блока задания напряжения, а инверсный вход блока реверса соединен с датчиком напряжения.

На чертеже представлена бло:- - схема устройства для разделения режимов управления электродвигателем по-. стоянного тока. устройство для. разде.-- ия режимов управления электродвигателем постоянного тока содержит послед=ь:.-тельно

1032578 соединенные фазочувствительный выпрямитель 1, промежуточный усилитель 2, усилитель 3 с блоком 4 ограничения, регулятор 5 напряжения, а также усилитель б задания потока с нелинейным преобразователем 7, выпрямитель 8, 5 датчик 9 напряжения, последовательно соединенные блок 10 задания потока и регулятор 11, компараторы 12 и 13, блок 14 реверса, датчик 15 потока, ключ 16, реверсивный Ключ 17, блок ((3

18 задания напряжения выполнен на потенциометре 19, а блок 4 ограничения содержит потенциометр 20; механически сочлененный с потенциойетром 19,, при этом датчик 15 потока через ком- )g паратор 12 соединен с управляющим входом реверсивного ключа 17, включенного в обратную связь усилителя 3 с блоком 4 ограничения, выход блока

10 задания потока соединен с вторым входом компаратора 12, датчик 9 напряжения через выпрямитель 8 и компа1ратор 13 соединен с управляющим вхоом ключа 16, включенного между выходом нелинейного преОбразователя 7

1 и вторым входом регулятора 11 потока, выхОд промежуточного усилителя 2 чеРез блок 14 реверса соединен с вторым входом компаратора 13,третий вход которого соединен с потенциометром 19,а инверсный вход блока 14 реверса сое- !3() динен с датчиком 9 напряжения.

Компараторы 12 и 13 представляют собой усилители с большим коэффициентом усилении (больше пятидесяти} .

На входе компаратора 13 сравнивают 5 ся сигнал блока 18 задания напряжения и выпрямленное напряжение с датчика 9 напряжения электродвигателя постоянного тока. На входе компаратора 12 сравниваются сигналы с блока Щ

10 задания потока и датчика 15 потока; Входные параметры компараторов

12 и 13 подобраны таким образом,чтобы переключение реверсивного ключа 17 происходило при потоке электро-45 двигателя Ф„ „ в пределах (0,920,98) Ф„,-, (максимального потока), а переключение ключа 16 — при напря" жении на якоре электродвигателя постоянного ток- Uä„ в диапазоне (0,92-5О

0,98)0„лс„ „,(максимального напряжения).

Фмс .ко=Фном и Wa c =. (- ном

Реверсивйый-ключ 17 открыт, если поток электродвигателя постоянного тока ниже Фп,. а ключ 16 открыт, eñëè напряженйе на якоре электродвигателя выше 0п,,„.. Если сигнал на фазо. чувствительном выпрямителе 1 и напряжение якоря электродвигателя равны нулю,. то реверсивный ключ 17 и ключ

16 закрыты 60 устройст>-о работает следующим об,разом.

При разгоне электропривода выше основной скорости напряжение с выхода фазочувствительного выпрямителя 1 65 разделяется на сигнал задания напряжения электродвигателя, сформированного на выходе усилителя 3 с блоком 4 ограничения, и сигнал задания на снижение потока электродвигателя, сформированного на выходе усилителя

6 задания потока с нелинейным преобразователем 7.

Сигнал с выхода усилителя 3 с бло ком 4 ограничения воздействует на регулятор 5 напряжения, и начинается разгон электродвигателя постоянного тока за счет увеличения напряжения на его якоре. Напряжение с выхода усилителя 6 задания потока с нелинейным преобразователем 7 не проходит на вход регулятора 11 потока, так как ключ 16, соединяющий выход усилителя 6 задания потока с нелинейным преобразователем -7 и вход регулятора. 11 потока закрыт, поэтому пО» ток на электродвигателе, определяемый ,только напряжением блока 10 задания потока, равен номинальному потоку

Ф, . Как только напряжение на якоре стайет выше 0 „„, открывается ключ 16, и сигнал с выхода -усилителя б задания потока с нелинейным преобразователем 7 проходит через ключ 16 на вход регулятора 11 потока. Напряжение усилителя 6 задания. потока с нелинейным преобразователем 7 вычитается из сигнала блока 10 задания потока, и начинается процесс ослабления поля электродвигателя.

Как только поток электродвигателя станет ниже потока Фп, открывается реверсивный ключ 17, включенный в цепь положительной обратной связи усилителя 3 с блоком 4 ограничения, что приводит к самовозбуждению усили-. теля 3 с блоком 4 ограничения, на" пряжение на усилителе 3 становится максимальным, определяемым напряжени ем блока 4 ограничения, и остается неизменным независимо .от изменения сигналов на входе усилителя 3 с блоком 4 ограничения.

При торможении электропривода со скорости вы=.е основной сначала идет процесс восстановления потока, а напряжение на электродвигателе поддерживается номинальным за счет неизменяющегося по величине и знаку сиг;.ала задания на выходе усилителя 3 с блоком 4 ограничения. Когда поток достигает значения Ф„. —, Реверсивный ключ 17 закрывается, сйгнал на выходе усилителя 3 с блоком 4 ограни" чения скачком уменьшается до нуля, и начинается процесс снижения напряжения на электродвигателе. Как только напряжение якоря станет ниже 0п, ключ 16 закрывается. Теперь поток остается номинальным независимо от изменения напряжения вплоть до Од„„ .

Таким образом, при разгоне электродвигателя вначале идет процесс из1032578 менения напряжения на нем при постоян. стве потока, а затем снижение потока при постоянстве якорного напряжения; при торможении вначале восстанавливается по11ок электродвигателя, а за-, тем идет процесс снижения напряжения.

Последовательность процессов не зависит от темпа изменения сигнала на

Выходе Фаэочувствительного выпрямитеЛя 1 вплоть до скачкообразного-.

Для изменения направления враще- i0 ! ния (реверса) электродвигателя сигнал иа выходе фаэочувствительного выпря-.

Мителя 1 может измениться на протиноположный с темпом, превышающим темп изменения скорости электродвига- 5 теля вплоть до скачка.

В этом случае задание на изменение потока, Формируемое на выходе усилителя б задания потока с нелинейным преобразователем 7 и опреде- >О ляемое как разность абсолютных величин напряжений промежуточного усилителя 2 и усилителя 3 с блоком 4 огра= ничения,воздействует на регулятор 11 ( потока,и поток изменяется в зависимо25 сти от задающего сигнала. Если измене- ние потока происходит в интервале От

Ф „„ до Фп„„, то реверсивный ключ

17 не закрывается, и хотя сигнал на выходе промежуточного усилителя,2 < изменяет знак на противоположный, напряжение на выходе усилителя 3 с блоком 4 ограничения, напряжение на якоре электродвигателя не изменяется ни по величине, ни по знаку.

Таким Образом, скорость злектрОДВИ-. гателя изменится пропорционально выходному напряжению фаэочувствительного выпрямителя 1, однако направление вращения электродвигателя не изменяется (реверса не произойдет)„ 4О

Для осуществления ревер;а в этом режиме в схему введен блок 14 реверса, на входе которого =равнива-ются по знаку сигналы с выхода про,.":e" жуточного усилителя 2 и с выхода дат 4j чика 9 напряжения, а выход блока 14 реверса воздействует на второй вход компаратора 13. Если си валы с выхода промежуточного усилителя 2 и вы хода датчика 9 напряжения разного у зйака, тс сигнал на выходе блбка 4 реверса равен нулю, и схема работает обычным образом.

В режиме реверса напряжение на промежуточном усилителе ": Изменится на противоположное, а знак сигнала на выходе датчика 9 напряжения останется прежним из-за неуправляемости самовозбужденного усилителя 3 с блоком 4 Ограничения. На входе блока 14 реверса появляютс; сигналы одного знака, поэтому на его выходе формируется напряжение, поступающее на второй вход компаратора 13. Ключ 16 закрывается, и начинается процесс восстановления потока злектродвигателя, .номинального. В момент времени, когда поток достигает значения Ф >, реверсивный ключ 17 закрывается и сигнал на выходе усилителя 3 с. блоком 4 ограничения скачком изменяется на противоположный. Напряжение на якоре электродвигателя начинает изменяться с темпом, определяемым выходньм сигналом регулятора

5 напряжения. Как только полярность напряжения на якоре изменится, сигнал на выходе блока 14 реверса становится равным нулю. В дальнейшем разгон электродвигателя происходит

Обычным образом.

Таким образом, блок 14 реверса вьявляет несоотВетствие между поляр ностями сигналов промежуточного усилителя 2 и датчика 9 напряжения (задание на реверс электродвигателя) и воздействует на компаратор 13 для восстановления потока до номинального значения и деблокировки усилителя

3 с блоком 4 Ограничения с целью изменения полярности напряжения на якоре электродвигателя. .Действие блока 14 реверса прекращается, когда полярность датчика 9 напряжения будет cooòâåòcòâo>çàòü полярности промежуточного усилите-. ля 2.

В,-яде случаев необходимо измен.":Ть максимальные значения напряжения на якоре либо поток зле. :тродвигателя.

Дл;. Изменения максимального напряжения изме ..Нют ограничение блока 4

Ограничения усилителя 3 при помощи г:;Отенцкоматра 20„ а для изменения потока - напряжение на выходе блока

10 задания потока, Чтобы рабОта устрсйс ва для разделения >ажимсв управления электродвигателем nccòoÿííoão тока при изменении якорного напряжения была уст.:=;.чивсй, необходимо- синхронно и одновременно изменять az огр .ничение усилителя 3 с блоком 4 ограничения, так R ВыхОДнОй сигнал блОка 18 за дания напряжения, чтобы переключение ключа 16 Всегда проис..одило при наПРЯЛЕНИИ На ЗЛЕКТРОДРИГатаЛЕр РВВН0М

U„,нк. ПоэтоМУ Движки "ОтенЦиометРа

19 блока 18 задания =:.апряжения и по-. тенциометра 20 блока 4 ограничения усилителя ". механически сблокированы между собой.

При изменении максимального значения потока = помощью блока 10 задаИИИ =ОтОка НЕОбходиМО, Чтобы переключение рс.версивнсro :,лача 17 всегда прои ходило в момент, когда поток рав,"=н Фпр . С этой целью выхОД блОza 10 задания с-;стока подклю ен также и к входу компаратора 1.:, резерСИВНОГО клвча 17,- а напря»-е .èe вы::Ода блока 10 задания потока од-го=-ременно задает как максимальнь-й потОК ЭЛЕКТРОДВИГ;=ТЕЛЯ, тая И У".. †.аВКУ

1О S2578

Составитель Ю. Воробьев

Редактор Н. Сташишина Техред В.Далекорей КорректорС„ Щекмар

Заказ 5418/59 Тираж 687 Подп иск ое

BHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 максимального потока компаратора 12 реверсивного ключа 1 7.

Таким образом, устройство для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока позволяет оптимизировать переходные процессы разгона, реверса и торможения при двухзонном регулировании скорости двигателя и значительно улучшить их качество.