Электропривод с упругой связью между электродвигателем и механизмом

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД С УПРУГОЙ СВЯЗЬЮ МЕЖДУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ И МЕХАНИЗМОМ, содержащий подключенный к якорной цепи электродвигателя регулируемый источник тока с включенным на входе последнего блоком задания тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения электропривода и повышения эффективности демпфирования колебаний в упругой связи, в него введены два последовательно включенных инвертирующих апериодических звена , вход первого из которых соединен с выходом блока задания тока, а выходы указанных инвертирующих апериодических звеньев подключены к входу регулируемого источника тока. фие. 1 (Л СО N5 О СО оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3742373/24-07 (22) 25.05.84 (46) 15.11.85. Бюл. № 42 (71) Московский ордена Трудового Красного

Знамени инженерно-строительный институт им. В. В. Куйбышева (72) В. Я. Ткаченко (53) 62-83:621.314.5 (088.8) (56) Патент Франции № 2260224, кл, Н 02 P 5/00, 1975.

Патент США № 4027745, кл. 187/29, опублик. 1977. (54) (57) ЭЛЕКТРОПРИВОД С УПРУГОЙ

СВЯЗЬЮ МЕЖДУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕ„„SU„„1192093 А дд 4 Н 02 P 5/06

ЛЕМ И МЕХАНИЗМОМ, содержащий подключенный к якорной цепи электродвигателя регулируемый источник тока с включенным на входе последнего блоком задания тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения электропривода и повышения эффективности демпфирования колебаний в упругой связи, в него введены два последовательно включенных инвертирующих апериодических звена, вход первого из которых соединен с выходом блока задания тока, а выходы указанных инвертирующих апериодических звеньев подключены к входу регулируемого источника тока.

1 192093

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам с упругой связью между электродвигателем и механизмом, и может применяться в электроприводах лифтов, подъемников, кранов, экскаваторов, испытательных стендов, бумагоделательных машин, манипуляторов.

Цель изобретения — упрощение электропривода и повышение эффективности демпфирования колебаний в упругой связи.

На фиг. 1 приведена схема электропривода; на фиг. 2 — графики, характеризующие его работу.

Электропривод с упругой связью 1 между электродвигателем 2 и механизмом 3 содержит подключенный к якорной цепи электродвигателя 2 регулируемый источник 4 тока (например, контур регулирования тока и момента электродвигателя с включенным в якорную цепь двигателя преобразователем), включенный на входе последнего блока 5 задания тока (например, регулятор внешнего контура регулирования скорости или напряжения), а также включенные последовательно инвертирующие апериодические звенья 6 и 7, при этом вход первого апериодического звена 6 соединен с выходом блока 5 задания тока, а выходы обоих апериодических звеньев 6 и 7 подключены к входу регулируемого источника 4 тока.

На фиг. 2 график 8 характеризует изменение во времени сигнала задания тока (MoMcHTa) электродвигателя, график 9 изменение момента нагрузки в упругой связи, а график 10 -- изменение скорости движения механизма в режиме разгона при применении изобретени я, Электропривод работает следующим ооразом.

В начале переходного режима (здесь разгона) на выходе блока 5 появляется сигнал 1.- задания тока (момента) электродвигателя, который поступает на вход регулируемого источника 4 тока и на вход инвертируюгцего апериодического звена 6, выходной сигнал которого изменяется по экспоненциальному закону.

Ця,= — 1„(1 — e «), (1) тпе Т,= р --е — — — постоянная нрененн тп—

-!ь А — — моменты инерции двигателя и механизма, и является отрицательным (при положительном входном сигнале).

Выходной сигнал первого инвертирующего апериодического звена 6 подается на входы регулируемого источника 4 тока и второго инвертирующего апериодического звена 7, постоянная времени которого выбирается, как и у первого апериодического звена 6, равной постоянной времени упругой связи Т«, В результате на выходе второго апериодического звена, подключенного к входу регулируемого источника 4 тока, появляется сигнал положительного знака, изменяющийся по закону экспоненты второго порядка

U„2=+1„(l — (1+ ) е ") . (2) Таким образом, на входе регулируемого источника 4 алгебраически складываются три сигнала: положительный сигнал задания тока 1 ° с выхода блока задания 5; изменяющийся по закону экспоненты первого порядка отрицательный сигнал (1) с выхода первого инвертирующего апериодического звена 6 и изменяющийся по закону экспоненты второго порядка положительный сигнал (2) с выхода второго инвертирующего

15 апериодического звена 7. При этом передаточный коэффициент регулируемого источника 4 тока по входу от блока 5 задания тока выбирается равным единице, а по входам от двух инвертирующих апериодических звеньев 6 и 7 — равным 2(1 — j«), где «вЂ” относительный коэффициент затухания упругой связи (в случае противоположного знака выходного сигнала блока 5 задания тока меняют знаки и другие сигналы).

При этом обеспечивается монотонный характер изменения момента М«в упругой связи без колебаний и перерегулирований, определяемый зависимостью (график 9 на фиг. 2) 35

Т2 Е" «+2 «Т, «+М,= ир Йt

=My тих{l 2(l у) (1 e «)+

+2(1 — g«) (1 — (!+Д) е /т«) (3) г-е Му =1.-К.— — максимальное знаем д тета.е — . о + чение момента нагрузки в уп ругой связи, определяемое допустимой величиной ускорения механизма;

ʄ— коэффициент пропорциональности между током и мо4О ментом электродвигателя.

Такой ларактер изменения момента в упругой связи определяется решением дифференциального уравнения, описывающего динамику процесса с учетом действия трех входных сигналов, указанных выше, если не учитывать инерционность регулируемого источника 4 тока, что в большинстве случаев вполне допустимо вследствие малости его постоянной времени по сравнению с постоянной времени упругой связи, с тому же инерционность этого контура не является существенной для эффективности демпфирования колебаний

1192093

+ (1 — 2 у) ) е Тт (4) 3 ас=М+2ЬТ даат", с учетом выражения (3).

0,5 фаз. Z

Составитель М. Кряхтунова

Техред И. Верес КОрректор А. Зимокосов

Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Реда кто р В. Ко вту н

Заказ 7171/55

Такой же плавный монотонный характер имеет изменение во времени скорости движения механизма (график 10 на фиг. 2) = — 2(1 — т)+ + (2(1 — F )+

4юахТу Тт где в „= " т -максимальное ускорение ме- 10

% 1зт ханизма.

Такой характер изменения скорости сои механизма вытекает из решения дифференциального уравнения

В конце разгона сигнал задания динамического момента электродвигателя уменьшается до нуля (график 8 на фиг. 2) и в результате переходных процессов, аналогичных описанным выше, момент в упругой связи плавно, без колебаний и перерегулирований изменяется до нулевого значения, а скорость механизма при таком же монотонном характере переходного процесса переходит к установившемуся значению (графики 9 и 10 на фиг. 2).

Аналогичные процессы без колебаний и перерегулирований обеспечиваются и в режимах торможения и реверса.

Таким образом, изобретение позволяет упростить электропривод, его настройку и эксплуатацию за счет исключения необходимости двойного дифференцирования, осуществляемого в известном устройстве. Одновременно повышается точность управления, эффективность демпфирования колебаний, поскольку вводимые апериодические звенья легко настраиваются и с высокой точностью воспроизводят требуемый характер изменения сигналов управления, позволяя уменьшить амплитуду колебаний.