Электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием частоты вращения

 

, 1977, с.10 -12. 2.Вапдырев А.С. и. др. Опыт внедрения электропривода постоянного тока с реверсом поля возбуждения.- , В кн.Автоматизированный электропривод , Бып. 2, 1978, с. 64 - 72. 3.Авторское свидетельство СССР 904169, кл. Н 02 Р 5/06, 1980.

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, содержа1:;ий электродвигатель , подключенный к якорной цепи электродвигателя нереверсивный преобразователь, в цепь управления которого введены последовательно включенные задатчик интенсивности, регулятор частоты вращения, управляемлй ключ, блок выделения модуля и «регулятор тока якоря, реверсивный преобразователь в цепи возбуждения двигателя, в цепь управления которого включен регулятор тока возбуждения. подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики частоты вращения , тока якоря и тока возбуждения, а также два знакочувствительных релейных элемента, вход первого из которых подключен к выходу регулятора частоты вращения, а вход второго - к выходу датчика тока возбуждения , два логических элемента И и логический элемент ИЛИ, при этом два выхода каждого знакочувствительного релейного элемента подключены к входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа, отличаS ющийся тем, что, с целью повышения быстродействия электропривода, в него введены операционный усилител с двумя цепями обратной связи, одна из которых содержит резистор, а другая - последовательно соединенные а резистор и конденсатор, управляемый переключатель, два логических элемента И, логический элемент ИЛИ и блок задержки, при этом операционный усилитель включен между первым управ0 ляемым ключом и блоком выделения модуля, управляемый переключатель 4 СЛ включен последовательно в две цепи обратной связи операционного усили ( теля, причем выходы каждого из знакочувствительных элементов подключены также к входам двух введенных логических элементов И, соединенных своими выходами с входами логического, элемента ИЛИ, выход которогоВ свою очередь через блок задержки связан с управляющим входом управляемого переключателя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (и) 3(50 Н 02 P 5 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3527416/24-07 (22) 24.12.82 (46) 07.06.84. Бюл. Р 21 (72) A.A.Барьюдин, A..Г.Гусейнов, A.È.Êîãàí, Б.М.Парфенов и A.Â.×åðäàêîâ (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М.Азизбекова и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт: по автоматизированному электроприводу н промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (53) 621.316.718.5(088.8) (56 ) 1. Кузнецов В.И. и др. Система управления электроприводом механизма поворота экскаватора с реверсом поля двигателя. "Электротехническая промышленность", сер. "Электропринод", вып. 4 (57« 1977, с.10 -12.

2. Валдырев А.С. и др. Опыт внедрения электропринода постоянного тока с реверсом поля возбуждения.— В кн."Автоматизированный электропривод", ьып. 2, 1978, с. 64 — 72.

3. Авторское свидетельство СССР

М 904169, кл. Н 02 Р 5/06, 1980. (54)(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

ТОКА С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, содержащий электродвигатель, подключенный к якорной цепи электродвигателя нереверсивный преобразователь, в цепь управления которого введены последовательно включенные задатчик интенсивности, регулятор частоты вращения, управляемяй ключ, блок выделения модуля и регулятор тока якоря, реверсивный преобразователь в цепи возбуждения двигателя, н цепь управления которого включен регулятор тока возбуждения, подключенные к входам соответствующих регуляторон датчики частоты вращения, тока якоря и тока возбуждения а также дна знакочувствительных релейных элемента, вход первого из которых подключен к ныходу регулятора частоты вращения, а вход второго — к выходу датчика тока возбуждения, дна логических элемента И и логический элемент ИЛИ, при этом дна ныхода каждого знакочунствительI ного релейного элемента подключены к входам двух логических элементов

И, выходы которых соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия электропривода, в него введены операционный усилител с двумя цепями обратной связи, одна из которых содержит резистор, а другая — последовательно соединенные резистор и конденсатор, управляемый переключатель, дна логических элемента И, логический элемент. ИЛИ и блок задержки, при этом операционный усилитель включен между перным .управ ляемым ключом и блоком выделения модуля, управляемый переключатель включен последовательно в две цепи обратной связи операционного усили-, теля, причем выходы каждого из знакочувствительных элементов подключены также к входам двух введен— ных логических элементов И, соединенных своими выходами с входами логического, элемента ИЛИ, выход которого в свою очередь через блок задержки связан с управляющим входом управляемого переключателя.

1096745

Изобретение относится к системам автоматического управления реверсивными электроприводами тока, работающими н режимах частот пусков и торможений.

К таким электроприводам относятся, например, электроприводы буровых лебедок установок глубокого бурения.

В приводе таких механизмов находит применение электропривод с нереверсивным тиристорным преобразователем в силовой цепи,,в котором изменение направления вращения осуществляется по цепи возбуждения двигателя.

Известен электропривод постоянного тока с днухзонным регулированием и реверсом поля двигателя, система управления которым выполнена по принципу подчиненного регулирования и содержит контур регулирования тока якоря с регулятором и датчиком 26 тока якоря, контур регулирования частоты вращения с регулятором и датчиком частоты вращения и контур регулирования тока возбуждения с регулятором и датчиком тока возбуждения. В связи с особенностями электропривода с реверсом поля двигателя в систему управления введен блок выделения модуля сиrнала на выходе регулятора частоты вращения.

Задающий сигнал на вход регулятора тока возбуждения поступает с вызова регулятора частоты вращения, а его знак формируется с помощью релейного элемента. Блокирование тока якоря в тех случаях, когда при имеющемся 35 направлении потока не может быть создан момент требуемого направления, осуществляется с помощью ключе ного элемента и управляющего им ре— лейного элемента, который определяет yg знак тока возбуждения двигателя, Кроме того, в электропривод введена цепь гибкой обратной связи по напряжению, подключенная к входу регулятора тока якоря которая предназначена для компенсации внутренней обратной связи по ЗЛС двигателя, что благоприятно сказывается на формировании тока якоря н переходных процессах, связанных с реверсом и тормо жением 1 1 1. 50

Однако наличие дополнительного контура параллельной коррекции усложняет налацку электропривода.

Известен также электропривод с двухзонным регулированием частоты 55 вращения и последовательно включенными регулятором частоты вращения, регулятором тока якоря и регулятором напряжения в цепи управления нереверсивногo преобразователя, питаю- gQ щего якорную цепь двигателя„ а также регулятор тока возбуждения, включенный н цепь упранления реверcHIIHvM преобразона exreM. Дополнитель. ный контур регулирования напряжения обеспечивает стабильную работу си<-.— темы в режиме прерывистых токов.

Токоограничение при разгоне, реверсе и торможении электропривода осуществляется функциональным огра— ничителем, воздействующим на задатчик интенсивности, который включен на выходе регулятора частоты нраще— ния. Участие задатчика интенсивности в работе электропривода в режимах разгона электропривода оправдано при необходимости ограничивать ско— рость нарастания сигнала задания тока якоря при пуске по условиям коммутации. Если этого не требуется, то наличие задатчика интенсивности приводит к снижению быстродейстния электропривода (2 3.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием частоты вращения, содержаший питающий якорную цепь электродвигателя нереверсинный преобразователь, н цепь управления которого введены последовательно включенные задатчик интенсивности, регулятор частоты вращения, управляемый ключ, блок выделения модуля и регулятор тока якоря, реверсивный преоб— разователь в цепи возбуждения двигателя, н цепь управления которого включен регулятор тока возбуждения, подключенные к входам соответстнующих регуляторов датчики частоты вращения, тока якоря и тока возбужде ния, а также два знакочувствительных релейных элемента, вход первого из которых подключен к выходу регулятора частоты вращения, а вход второго — к выходу датчика тока возбуждения, дна логических элемента И и логический элемент ИЛИ, при этом два выхода каждого знакочувствительного релейного элемента подключены к. входам двух логических элементов

И, выходы которых соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа.

С целью увели ",ения срока служьы электродвигателя и повышения надежности в электропривод дополнительно введены два задатчика интенсивности, два звена подзаряда и два ключа, которые управляются блоком управления реверсом. Задатчики интенсивности включены между регулятором частоты вращения и регулятором тока якоря и предназначены для ограничения скорости изменения задающего сигнала на входе регулятора тока якоря в переходных режимах (3 1.

Оба задатчика интенсивности участвуют н работе электропривода как в режиме пуска, так и при реверсе и торможении . Если по условиям

1096745

25 коммутации необходимо ограничивать скорость нарастания сигнала задания тока якОря при пуске, то эта мера является оправданной, однако для электропривода.буровой лебедки ограничивать производную тока якоря при пуске не требуется. Это объясняется тем, что получаемые без дополнительного ограничения производные меньше допустимых по условиям коммутации. Поэтому в случае применения рассматриваемого электропривода переходные процессы при пуске будут затянуты беэ надобности, что приведет к заметному снижению производительности механизма. 15

Цель иэобретения — повышение быстродействия электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием 20 частоты вращения, содержащий электродвигатель, подключенный к якорной цепи электродвигателя нереверсивный преобразователь, в цепь управления которого введены последовательно включенные задатчик интенсивности, регулятор частоты вращения, управляемый ключ, блок выделения модуля и регулятор тока якоря, реверсивный преобразователь в цепи возбуждения 30 двигателя, в цепь управления которого включен регулятор тока возбуждения, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики частоты вращения, тока якоря и тока возбуждения, а также два знакочувствительных релейных элемента, вход первого из которых подключен к выходу регулятора частоты вращения, а вход второго — к выходу датчика тока возбуждения, два логических элемента 40

И и логический элемент ИЛИ, при этом два выхода каждого знакочувствительного релейного элемента подключены к входам двух логических элементов И, выходы которых соеди- 45 иены с входами логического элемента

ИЛИ, выход которого соединен с управляющий входом управляемого ключа, введены операционный усилитель с двумя цепями обратной связи, одна 50 из которых содержит резистор, а другая — последовательно. соединенные резистор и конденсатор, управляемый переключатель, два логических элемента И, логический элемент ИЛИ и блок задержки, при этом операционный усилитель включен между первым управляемым ключом и блоком выделения модуля, управляемый переключатель включен последовательно в две цепи обратной связи операционного усилителя, причем выходы каждого из знакочувствительных элементов подключены также к входам двух введенных логических элемейтов И, соединенных своими выходами с входа- 65 ми логического элемента ИЛИ, выход которого в свою очередь через блок задержки связан с управляющим входом управляемого переключателя .

На чертеже изображена блок-схема лектропривода..

Электропривод содержит питающий якорную цепь электродвигателя 1 нереверсивный преобразователь 2, в цепь управления которого введены последовательно включенные задатчик

3 интенсивности, регулятор 4 частоты вращения, управляемый ключ 5, блок

6 выделения модуля и регулятор 7 тока якоря, реверсивный преобразователь 8, к которому подключена обмотка 9 возбуждения электродвигателя

1, и в цепь управления которого включен регулятор 10 тока возбуждения, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчик 11 частоты вращения (тахогенератор, датчик

12 тока якоря и датчик 13 тока возбуждения, а также два знакочувствительных релейных элемента 14 и 15.

Вход релейного элемента 14 подключен к выходу регулятора 4 частоты вращения, а вход релейного элемента 15 к выходу датчика 13 тока возбуждения.

Электропривод содержит также логические элементы И 16 и 17 и логический элемент ИЛИ 18, при этом выходы знакочувствительных релейных элементов 14 и 15 подключены к входам логических элементов И 16 и 17, выходы которых в свою очередь соединены с входами логического элемента

ИЛИ 18, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа 5. В электропривод введены операционный усилитель 19 с двумя цепями обратной связи, одна 20 из которых содержит резистор, а другая

21 — последовательно соединенные резистор и конденсатор, управляемый переключатель 22, логические элементы И 23 и 24, логический элемент

ИЛИ 25 и блок 26 задержки, при этом операционный усилитель 19 включен между управляемам ключом 5 и блоком

6 выделения модуля, управляемый переключатель 22 включен последовательно в две цепи обратной связи операционного усилителя, причем выходы знакочувствительных релейных элементов 14 и 15 подключены также к входам логических элементов И 23 и 24, соединенных своими выходами с входами логического элемента ИЛИ

25, выход которого, в свою очередь, через блок 26 задержки связан с управляющим входом управляемого переключателя 22. Датчики 12 и 13 тока якоря и тока возбуждения подключены к шунтам 27 и 28.

Электропривод работает следующим образом.

1096745

Пусть полярность сигнала на выхо- .де задатчика 3 интенсивности такова, что на выходе регулятора 4 частоты вращения появляется сигнал положительной полярности, который задает ток возбуждения также положительной полярности. При этом на первом выходе знакочувствительного релейного элемента 14 появляется сигнал логической единицы, а на втором — нуля, на первом выходе

:.энакочувствительного релейного элемента 15 появляется сигнал логической единицы, а на втором - нуля °

Соответственно на выходе логического элемента И 16 имеется сигнал логического нуля, на выходе логического элемента И 17 — сигнал логической единицы, на выходах третьего 23 и четвертого 24 логических элементов

И, второго логического элемента

ИЛИ 25 и блока 26 временной задержки имеются сигналы логического нуля.

Благодаря этому управляемый ключ 5 эаьыкается, а переключатель 22 находится в положении, когда в обратную связь.20 операционного усилителя

19 включен резистор.

Электропривод разгоняется с максимально допустимым ускорением и работает в двигательном режиме в первом квадранте механической характеристики. Работа в двигательном режиме в третьем квадранте механической характеристики определяется отрицательной полярностью сигнала на выходе регулятора 4 частоты вращения и отрицательной полярностью тока возбуждения, что приводит к появлению сигнала логической единицы на выходах элементов 16.и 18 и логического нуля на выходах логических элементов 17,23 — 25 и блока 26 задержки. При этом ключ 5 также замкнут, а переключатель 22 находится в положении, когда в цепь обратной связи 20 усилителя 19 включен резистор.

Таким образом, как в первом, так и в третьем квадрантах темп разгона электропрквода определяется характером изменения сигнала на выходе эацатчика 3 интенсивности.

Рассмотрим работу электропривода при торможении.

Пусть электропривод работает в первом квадранте механической характеристики. Изменение сигнала задания частоты вращения до нуля приводит к тому, что полярность сигнала на

55 выходе регулятора 4 частоты вращения изменяется с положительной на отрицательную. Величина этого сигнала максимальна и равна уровню ограничения регулятора 4. Сигнал с выхода регулятора 4 частоты вращения подает команду на реверсирОвание тока возбуждения двигателя. В течение промежутка времени, когда ток возбуждения двигателя уменьшается до нуля, полярность сигналов на входе знакочувствительных релейных элементов 14 и 15 такова, что на выходе первого элемента ИЛИ 18 появляется сигнал логического нуля, а на выходе блока 26 задержки логической единицы.

При этом ключ 5 размыкается, а переключатель 22 переходит в положение, когда в цепь обратной связи усилителя 19 включается параллельная цепь 21. Начинается бестоковая пауза, которая длится до тех пор, пока ток возбуждения не изменяет полярность на отрицательную, соответствую. щую полярности сигнала на выходе регулятора 4 частоты вращения.

Полярность сигналов на входе знакочувствительных релейных элементов 14 и 15 такова, что появляется сигнал логической единицы на выходе элемента ИЛИ 18, а сигнал логического нуля на выходе элемента ИЛИ 25.

При этом ключ 5 замыкается, а переключатель 22 в течение времени задержки блока 26 остается в прежнем положении. Поэтому скорость изменения задающего сигнала на входе регулятора 7 тока якоря определяется постоянной времени цепи 21, включенной в обратную связь усилителя 19.

БЛагодаря этому осуществляется ограничение производной тока якоря двигателя. Якорный преобразователь плаЪно переходит в инверторный режим, а электропривод работает в режиме рекуперативного торможения до полной остановки.

Режим, связанный с реверсом направления вращения, отличается от рассмотренного режйма торможения только тем, что привод не останавливается, а разгоняется в противоположном направлении до заданного значения частоты вращения.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение производительности электропривода с реверсом поля двигателя за счет более интенсивногоразгона при пуске.

ВНИИПИ Заказ 3839/41 Тираж 667 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, 4