Электропривод постоянного тока

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllVS JlHH

3 Н 02 Р 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (21) 34 11773/24-07 (22) 26.03.82 (46) 15.10,83, бюл. И 38 (72) А.Г.Бирфельд (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт автоматизации черной металлургии и Особое конструк- торское .бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" (53) 621,316.718.5(088.8) (56) 1. Лебедев Е.Д. и др. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. И., "Энергия",, 1970, с. 94-99.

2. Шипилло В.П; Автоматизированный вентильный электропривод. И., "Энергия", 1969, с. 388. (54)(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО:.

ТОКА, содержащий электродвигатель постоянного тока, задающий биполяр" ный орган, блок управления якорным напряжением, содержащий регулятор производной электродвижущей силы с регулируемым элементом ограничения сигнала - задания на входе регу.-. лятора, элемент выделения модуля, . блок управления потоком возбуждения с регулятором потока возбуждения, датчик напряжения якоря, подключенный к якорным зажимам двигателя по-. стоянного тока, соединенным с выходом блока управления якорным напряжени .ем, датчик тока возбуждения с функ= циональным преобразователем тока на выходе, включеннь.й в цепь питания

„„SU„„1048557 А обмотки возбуждения, подсоединенной к выходу блока управления потоком возбуждения, и источник напряжения смещения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД двигателя при одновременном улучшении качества переходных процессов двухзонного регулирования частоты: вращения, электропривод дополнительно содержит суммирующий пропорциональ. ный усилитель, первый и второй .насыщающиеся усилители, причем вход суммирующего пропорционального усилителя соединен с выходом датчика напряжения якоря и первым выходом задающего биполярного органа, второй выход которого соединен с блоком управления якорным напряжением, а выход суммирующего пропорционального усилителя соединен через элемент выделения модуля с первым входом первого насыщающегося усилителя, второй вход которого связан с источником напряжения смещения, а выход соединен с входом регулятора потока возбуждения и первым входом второго насыщающегося усилителя, к второму входу которого через функциональный преоб" разователь тока подключен выход датчика тока возбуждения, выход второго насыщающегося усилителя соединен с входом регулируемого элемента ограничения сигнала - задания регулятора производной электродвижущей силы блока управления якорным напряжением.

1 1048

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления электроприводами постоянного тока с двухзонным ре.гулированием частоты вращения. 5

Известно устройство для двухзонного регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока, содержащее последовательно соединенные задающий биполярный орган, фильтр, 0 блок управления якорным напряжением, к выходу которого подключены якорные зажимы двигателя постоянного тока.

Обмотка возбуждения двигателя соединена с выходом блока управления .пото- t5 ком возбуждения, а в цепь ее питания включен датчик тока возбуждения, выход которого через функциональный преобразователь тока подключен к первому входу блока управления потока,20 . возбуждения, второй вход которого связан с выходом регулятора электродвижущей силы, с входом которого соединены выходы датчиков якорного тока и якорного напряжения двига- 25 теля, С вторым входом блока управ . ления якорным напряжением соединен . выход тахогенератора, механически связанного с валом двигателя постоянного тока (lj .

Недостатком данного устройства является наличие тахогенератора, кото" рый в реверсивном тихоходном электроприводе работает ненадежно.

Наиболее близкий к предлагаемому электропривод постоянного тока содержит электродвигатель постоянного тока, задающий биполярный орган, блок управления якорным напряжением, содержащий регулятор произ- 40 водной электродвижущей силы с регулируемым элементом ограничения сигнала - задания на входе регулятора, элемент выделения модуля, блок управления потоком возбуждения с регуля- 45 тором потока возбуждения, датчик напряжения якоря, подключенный к якорным зажимам двигателя постоянного тока, соединенным с выходом блока уп( равления якорным напряжением, датчик 50 тока возбуждения с функциональным преобразователем тока на выходе, включенный в цепь питания обмотки возбуждения, подсоединенной к выходу блока управления потоком возбужде- 55 ния, и источник напряжения смещения. Устройство содержит также логический узел, входы которого подключены к выходу регулятора электро- движущей силы блока управления якор» ным напряжением и через элемент выделения модуля подсоединены к выходу измерителя ЭДС двигателя, входы которого подключены к выходам датчика напряжения якоря и датчика тока якоря. Выход измерителя ЭДС подклю" чен к входу блока управления якорного напряжения. Выход логического узла соединен с узлом задания уставки потока возбуждения, подсоединенного к входу блока управления потоком возбуждения. Для разделения режимов управления при торможении устройство содержит измеритель потока возбуждения, к выходу которого подключен вход функционального преобразователя, а выход последнего - к элементу ограничения динамического тока блока управления якорного напряжения (2J.

Недостаток данного устройства заключается в наличии релейного сигнала на ослабление потока при разгоне, не гарантирующего исключения провала или выброса динамического тока в переходных режимах. Это снижает быстродействие или вообще исключает возможность регулирования якорного напряжения при разгоне и работе на частоте вращения выше номинальной.

Переход с одного режима управления на другой происходит с плохи" ми энергетическими показателями и с плохой стабильностью характеристик.

Цель изобретения - повышение КПД двигателя при одновременном улучшении качества переходных процессов двухзонного регулирования частоты вращения.

Поставленная цель достигается тем, что электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, задающий биполярный орган, блок управления якорным напряжением, содержащий регулятор производной электродвижущей силы с регулируемым элементом ограничения сигнала - задания на входе регулятора, элемент выделения модуля, блок управления потоком возбуждения с регулятором потока возбуждения, датчик напряжения якоря, подключенный к якорным зажимам двигателя постоянного тока, соединенным с выходом блока уп1048557 равления якорным напряжением, датчик тока возбуждения с функциональным преобразователем тока на выходе, включенный в цепь питания обмотки возбуждения, подсоединенной к 5 выходу блока управления потоком возбуждения, и источник напряжения смещения, дополнительно содержит суммирующий пропорциональный усилитель, первый и второй насыщающиеся усилители, причем вход суммирующего пропорционального усилителя соединен с выходом датчика напряжения якоря и первым выходом задающе"

ro биполярного органа, второй выход 15 которого соединен с блоком управления якорным напряжением, а выход суммирующего пропорционального уси» лителя соединен через элемент выделения модуля с первым входом перво- 20

ro насыщающегося усилителя, второй вход которого связан с источником напряжения смещения, а выход соединен с входом регулятора потока воз" буждения и первым входом второго на- 25 сыщающегося усилителя, к второму входу которого через функциональный преобразователь тока подключен выход датчика тока возбуждения, выход второго насыщающегося усилителя соеди- З0 нен с входом регулируемого элемента ограничения сигнала - задания регулятора производной электродвижущей силы блока управления якорным напряжением.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит задающий биполярный орган 1, блок 2 управления якорным напряжением, содержащий ре- 40 гулятор 3 производной электродвижущей силы с регулируемым элементом ограничения сигнала - задания на входе регулятора, элемент 4 выделенйя модуля, блок 5 управления потоком 45 возбуждения с регулятором 6 потока возбуждения, датчик 7 напряжения якоря, подключенный к якорным зажи мам двигателя 8 постоянного тока, соединенным с выходом блока 2 уп- 50 равления якорным напряжением. Датчик 9 тока возбуждения с функцио" нальным преобразователем 10 тока на выходе включен в цепь питания обмотки 11 возбуждения, подсоединен- 55 ной к выходу блока 5 управления потоком возбуждения. Устройство содержит также суммирующий прапорциональный усилитель 12, первый 13 и второй 14 насыщающиеся усилители. Вход суммирующего пропорционального усилителя 12 соединен с выходом датчика 7 напряжения якоря и первым выходом задающего биполярного органа 1, второй выход которого соединен с" блоком 2 управления якорным напряжением..Выход суммирующего пропорционального усилителя 12 соединен через элемент 4 выделения модуля с первым входом первого-насыщающегося усилителя 13, второй вход которого связан с источником напряжения сме" щения U

Устройство работает следующим образом.

В исходном нулевом положении задающего биполярного органа 1 якорное напряжение, создаваемое блоком 2 управления, равно нулю, поток возбуждения двигателя 8, создаваемый бло.ком 5 управления потоком возбуждения, имеет номинальное значение, пер" вый и второй насыщающиеся усилители

t3 и 14 открыты и насыщены. Глубина насыщения усилителя 13 определена (задана) сигналом смещения на его входе, а усилителя 14 - сигналом функционального преобразователя 10 тока, пропорциональным номинальному магнитному потоку. Выходной сигнал первого насыщающегося усилителя 13, поступающий на вход регулятора 6 потока возбуждения, увеличивает поток возбуждения двигателя 8 с "минимального" значения, соответствующего максимальной частоте вращения, до номинального значения. Минимальное значение потока задано сигналом смещения на входе регулятора 6 потока.

Выходной сигнал второго насыщающегося усилителя 14, поступающий на элемент ограничения сигнала - задания регулятора 3 производной ЗдС, определяет, с какой интенсивностью будет изме-.

10485

f няться напряжение преобразователя блока 2 управления.

При включении электродвигателя в работу задающий .сигнал определенной полярности биполярного органа 1 поступает на вход блока 2 управления якорным напряжением и на вход сумми" рующего пропорционального усилителя

12, где суммируется с непрерывно воз" растающим сигналом датчика напряже" ния якоря. Когда якорное напряжение достигает 95-983 номинального, сигнал на выходе усилителя 12 элемента

4 выделения модуля становится достаточным для того, чтобы первый насыщающийся усилитель 13 начал закрываться и, соответственно, началось ослабление потока возбуждения. Коэффициент усиления усилителя

7 выбирается таким, чтобы он полностью закрылся при номинальном якорном напряжении. Второй насыщающийся усилитель 14 остается открытым и насыщенным. Поток возбуждения дви" гателя 8 уменьшается ао "минимального" значения.

Пои остановке или реверсировании электроавигателя 8 выходной сигнал задающего биполярного органа 1 уменьшается до нуля или меняе свою по/ лярность. Сигнал на выходе суммиру" ющего пропорционального усилителя

12 уменьшается. Открывается первый насыщающий усилитель l3, который выдает сигналы на регулятор 6 для уси- з5 ления потока возбуждения и на закрывание второго насыщающегося усилителя 14. Последний снижает сигнал - задание на входе регулятора 3 производной ЭДС до нуля или до желаемого 40 минимального значения, что обеспе--чивает на время нарастание потока возбуждения задержку или допустимую малую интенсивность снижения якорного напряжения. При достижении потоком45 возбуждения 95-984 номинального значения открывается второй насыщающийся усилитель 14, обеспечивая увеличение интенсивности снижения, якорного напряжения до заданной.

При соответствующем выборе коэффициентов усиления первого и второго насыщающихся усилителей 13 и 14 исключаются выбросы и провалы динамического тока при переходе с одной зоны регулирования к другой зоне.

Устройство обеспечивает следу-®-, ющие. условия работы двигателя при двухэонном управлении частотой вращения: подъем напряжения на якоре двигателя при разгоне до номинальной частоты вращения происходит при полном (номинальном) потоке возбуждения; ослабление потока возбуждения двигателя при разгоне до максимальной частоты вращения происходит при, номинальном напряжении на якоре; . усиление потока возбуждения двигателя при торможении происходит при нулевой или заданной рациональной (малой) интенсивности снижения напряжения на якоре ; в конце режима усиления потока интенсивность снижения напряжения на якоре увеличивается до заданного значения; переход от одной эоны регулиро" вания частоты вращения к другой происходит без провала или выброса динамического тока в якорной цепи; уставка регулятора производной

ЗДС преобразователя системы управления якорным напряжением остается неизменной при разгоне до максимальной ч@стоты вращения и работе привода на любой установившейся частоте вращения.

Таким образом, изобретение позволяет улучшить использование мощ" ности двигателя, а следовательно, повысить его КПД при одновременном улучшении качества переходных процессов двухзонного регулирования частоты вращения. филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ

1648557

Заказ 7944/58 Тираж 687 Подписное