Электропривод постоянного тока с упреждающим токоограничением

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С УПРЕЖДАЮЩИМ ТОКООГРАНИЧЕНИЕМ, содержапщй электродвигатель, последовательно включенные регулятор частоты вращения, регулятор тока и систему импульсно-фазового управления тйристорным преобразователем, подключенным к якорю электродвигателя постоянного тока,подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики частоты вращения и тока, а также подключенный к входу системы импульсно-фазового управления узел контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя, снабженный источником эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности и уменьщения динамического падения частоты вращения электродвигателя при ударной нагрузке, в него введены дифференцирунщее звено, мостовой выпрямиtenb , источник эталонного напряжения и резистор, при этом выход датчика частоты вращения через дифференцирующее звено подключен к входу мостового вьшрямителя, выход кото (Я рого через включенный встречно ему с источник эталонного напряжения соединен с резистором, включеннь последовательно с источником эталонного напряжения узла контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН ае ol) Вся) Н 02 P 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЖ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

И @®;р,(д

2> (21) 2649940/24-07 .(22) 31.07.78 (46) 30.07.84. Бюл. Ф 28 (72) M.Þ. Файнберг (71) Украинский государственный проектный институт "Тяжпромэлектропроект" (53) 621.316. 718.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 269266, кл. Н 02 P 5/16, 1967.

2. Перельмутер В.М. и др. Тиристорные электроприводы прокатных станов. "Металлургия", 1978, с. 54. (54) (57) ЗЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

ТОКА С УПРЕЖДАЮЩИМ ТОКООГРАНИЧЕНИЕМ, содержащий электродвигатель, последовательно включенные регулятор частоты вращения, регулятор тока и систему импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем, подключенным к якорю электродвигателя постоянного тока, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики частоты вращения и тока, а также подключенный к входу системы импульсно-фазового управления узел контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя, снабженный источником эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения динамического падения частоты вращения электрогвигателя при ударной нагрузке, в него введены дифференцирующее звено, мостовой выпрямитель, источник эталонного напряжения и резистор, при этом выход датчика частоты вращения через дифференцирующее звено подключен к входу мостового выпрямителя, выход которого через включенный встречно ему источник эталонного напряжения соединен с резистором, включенным последовательно с источником эталонного напряжения узла контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя.

1105999

Изобретение относится к электро.технике, а именно к области управления электроприводами механизмов, работающих в режиме ударных нагрузок, например, прокатных станов. 5

Известен электропривод постоянного тока с упреждающим токоограничением, содержащий включенное в канал управления преобразователем ограничивающее звено, вход уставки ограни10 чения которого подключен к задатчику допустимого выходного напряжения преобразователя. При этом задатчик допустимого выходн --. папр т ння преобразователя выполнен в виде бло- 15 ка деления, входы деЛимого и делителя которого соединены соответствен. но с датчиком напряжения сети и выходом сумматора, входы которого подключены к датчику ЭДС двигателя и 20 задатчику допустимого падения напряжения в якорной части двигате ля (1) .

Недостатком этого электропривода является отсутствие изменения устав- 25 ки токоограничения в зависимости от режима работы двигателя, что необходимо при ударном характере приложения нагрузки. !

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод постоянного тока с упреждающим токоограничением, содержащий электродвигатель и последовательно 33 включенные регулятор частоты враще ния, регулятор тока и систему импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем, питающим якорь электродвигателя постоянного 0

40 тока, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики частоты вращения и тока, а также под" ключенный к входу системы импульсно-фазового управления узел контро45 ля скорости нарастания якорного тока электродвигателя, снабженный источником эталонного напряжения. В этом электродвигателе величина ЭДС двигателя суммируется с эталонным сигна-50 лом (опорным напряжением), определяющим величину тока упора и форсировочного напряжения на якоре электродвигателя. Таким образом, имеющая ся в реальных тиристорных электро- 55 приводах ячейка параметрического ограничения, включаемая после регулятора тока, является упреждающим токоограничением, позволяющим ограничить скорость нарастания тока

{f 3 (2)

Однако установка эталонного (опорного) напряжения в данном устройстве постоянная, что неприемлемо для режима ударной нагрузки, когда величина форсировочного напряжения, необходимого для уменьшения динамического падения частоты вращения электродвигателя, должна быть увеличена.

Действительно, при разгоне двигателя, например, с двукратным номинальным током 2 Дн величина эталонного напряжения пропорциональна или равна 2Л». Р (где Й вЂ” сопротивление якорной цепи двигателя) .

Дпя множества электродвигателей постоянного тока, приводящих, например, прокатные станы, величина

2Dq Р = (60-100) В. В то же время, величина форсировочного напряжения на якоре электродвигателя, необходимая для уменьшения динамического падения его частоты вращения при ударной нагрузке, равна 4—

dt (где 4 — индуктивность я корной цепи двигателя, а — - скорость нарастас 3

Ы+ ния его якорного тока) .

Поскольку для электродвигателей с шихтованным магнитопроводом допускаются повышенные значения величины сИ вЂ” величина форсировочного напряжесИ. (g ния составляет значения ц = (100200)В.

Таким образом, если электродвигатель работает по трехугольной и трапецеидальной тахограмме и разгон его частично (некоторое время) происходит без нагрузки, то, исходя из режима разгона, необходимо до наброса нагрузки иметь величину опорного напряжения узла токоограничения.равной или пропорциональной, например 2 Q< К =

= 60 Ч,а при ударной нагрузке, раво>1 ной Ы- = 120 В. о%

IIn указанной тахограмме работают реверсивные обжимные станы горячей прокатки, в том числе и толстопистовые, где динамическое падение частоть вращения, так же как и в непрерывных станах горячей прокатки, является

1105999 технологически заданным. Все это приводит к значительному снижению частоты вращения электродвигателя при набросе нагрузки и снижению надежности работы.

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение динамического падения частоты вращения электродвигателя при ударной нагрузке. !О

Цель достигается тем, что в электропривод постоянного тока с упреждающим токоограничением, содержащий последовательно включенные регулятор часты ы вращения > p6 i ëÿò: р Гока 15 и систему импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем, подключенным к якорю электродвигателя постоянного тока, подключенные к входам соответствующих регуляторов 2О датчики частоты вращения и тока, а также подключенный к входу системы импульсно-фазового управления узел контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя, снабженный источником эталонного напряжения, введены дифференцирующее звено, мостовой выпрямитель, источник эталонного напряжения и резистор, при этом выход датчика частоты вращения через дифференцнрующее звено подключен к входу мостового выпрямителя, выход которого через включенный встречно ему источник эталонного напряжения соединен с резистором, включенным последовательно с источником эталонного напряжения узла контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя.

На фиг.1 изображена схема электропривода, на фиг.2 — кривые изменения частоты вращения и ускорения электродвигателя при разгоне и приложении нагрузки.

Электропривод (фиг.1) содержит последовательно включенные регулятор 1 частоты вращения, регулятор 2 тока и систему 3 импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем 4, подключенным к якорю элек- 50 тродвигателя 5 постоянного тока, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики 6 и 7 частоты вращения и тока, а также подключенный к входу системы импульсно- 55 фазового управления узел 8 контроля скорости нарастания тока электродвигателя, снабженный источником 9 эталонного напряжения. Кроме того, выход датчика 6 частоты вращения через дифференцирующее звено,обра- . зованное резистором 10 и конденсатором 11 подключен к входу мостово-. го выпрямителя 12, выход которого через включенный встречно ему введен. ный.источник 13 эталонного напряжения соединен с резистором 14, включенным последовательно с источником

9 узла 8 контроля скорости нарастания якорного тока электрОдвигателя.

Датчик 6 частоты вращения подключен к тахогенератору 15, установленному на ва:..у электродвигателя 5. Узел

8 контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя, кроме источника 9 эталонного напряжения, содержит диоды 16 и 17, резистор 18 и датчик 19 ЭДС электродвигателя.

Электропривод работает следующим образом.

При поступлении управляющего сигнала на вход регулятора 1 частоты вращения электродвигатель 5 разгоняется. При этом частота вращения электродвигателя изменяется от 0 до точки А по прямой OA (см. кривую 20 на фиг.2),а ускорение двигателя является постоянной величиной О. (см. кривую 21) .

Если в этом режиме сигнал на выходе регулятора 2 тока по какимлибо причинам превьппает заданное значение тока разгона электродвигателя, то часть избыточного сигнапа на вы" ходе регулятора тока ответвлена (шунтирована) через диоды 16 и 17 по цепи резистора 18 и датчика 19 ЭДС, в результате чего на вход системы 3 импульсно-фазового управления поступает сигнал, ограниченный заданным значением скорости нарастания тока электродвигателя.

По мере разгона электродвигателя напряжение на выходе выпрямителя 12

ЭДС автоматически поддерживает заданную уставку опорного напряжения на резисторе 18 °

При набросе нагрузки, например при захвате металла, в точке А про- исходит динамическое падение частоты вращения электродвигателя по кривой АВА (см.кривую 20), ускорение электродвигателя меняет знак, достигает максимума в точке О проходит через -нуль, достигает точки С в прежнем, положительном направле1105999 нйи и, после окончания динамического изменения частоты вращения, достигает прежнего уровня а

В этом режиме для форсировочного восстановления частоты вращения необходимо изменение (заглубление) уставки шунтирования выхода регулятора тока, так как в противном случае величина динамического падения частоты вращения велика.

Для этого напряжение на выходе резистора 10, пропорциональное возмущающему моменту на валу электродвигателя, после выпрямления мостовым выпрямителем 12 сравнивается с эта15 лонным напряжением источника 13, а полученная разность выделяется на резисторе 14.

Известно, что величина начального отрицательного ускорения электродви" гателя а и (о) пропорциональна возмущающему моменту ь Я на валу двигателя и связана с ним соотношением. ьМ 25

hkl (0) =- —, 9

1 где 8- — приведенныи момент инерции.

Известно также, что скорость нарастания якорного тока — пропор- ЗО

СИ сИ

: циональна возмущающему моменту ь М на валу электродвигателя.

Этд обосновывает возможность использования сигнала начального отрицательного ускорения ь n (p) для изменения уставки шунтирования регулятора тока.

Далее, полярность падения напряжения на резисторе 14 согласна с по- 4р лярностью напряжения источ11ика 9 (24В), в результате чего ответвле-. ние (шунтировка) выходного сигнала регулятора 2 тока через диоды 16 и

17 в опорный потенциометр 18 проис- 4 ходит при более высоком уровне этос.игнала, т.е. при более высоком

"н.. .енин скорости нарастания якорного тока электродвигателя, В результате при набросе нагрузки осуществляется форсированное увеличение напряжения на электродвигате" ле, обуславливающее уменьшенное значение динамического отклонения его частоты вращения.

Мостовой выпрямитель 12 необходим при реверсивном приводе так we, как и наличие дпя такого привода двух опорных диодов 16 и 17.

При этом уставка эталонного напряжения источника 13 выбирается пропорциональной уровню ускорения электродвигателя, определяемому вели тиной сУ (см. кривую 21) .

Это значение мало отличается от величины ускорения в точке G имеющего место при разгоне двигате" ля вхолостую и примерно соответ" ствующего динамическому току (или току упора) электродвигателя.

При приложении ударной нагрузки к валу электродвигателя величина ускорения достигает уровня Ь напряжение на мостовом выпрямителе 12 превышает эталонное напряжение ис" точника 13, в результате чего и происходит описанное автоматическое изменение уставки напряжения .шунтирующей цепи, необходимое для уменьшения динамического отклонения частоты вращения электродвигателя за счет увеличения форсировочного напряжения на его якоре.

Таким образом, для получения максимально упреждающего сигнала для изменения уставки опорного напряжения узла параметрического ограничения используют детектирован. ный сигнал начального отрицательного ускорения электродвигателя, возникающий в момент приложения нагрузки к его валу.

1105999

Тираж 667- Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5612/44

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

Составитель В. 1 узнецова

Редактор А. Гулько Техред Т.Маточка Корректор В. Синицкая