Электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к электроприводу постоянного тока. Целью изобретения является повьппение коммутационной надежности при толчкообразных изме-- нениях нагрузки. Электропривод содер f n О fO жит эл. машину с якорной обмоткой 1, подключенной к механическому коллектору 2 с токопроводящими 3, 4 и изолирующими 5-7 пластинами. Щетки 8 и 9 связаны с зажимом источника через управляемые вентили 10, 11, отключение к-рых обеспечивается коммутирующим контуром из конденсатора 12 и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух тиристоров 13, 14. Последовательность включения тиристоров обеспечивается блоком управления . Для улучшения коммутации в электроприводе используется упреждающий принцип повьш1ения коммутационной надежности вентильного коммутатора , к-рый заключается в том, что напряжение на конденсаторе 12 повьш1ается до значения, соответствующего максимальной нагрузке в момент, предшествующий толчку нагрузки. 3 ил. S (О // 7 13 Г s 3 6 . фиг. f -п нт -11 + 12 л - Ы

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:В»

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3952503/24-07 (22) 04 ° 07.85 (46) 07.03.87. Бюл. У 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения и Азербайджанский институт нефти и химии им. M. Азизбекова (72) В. А. Ломакин и E. M. Луткин (53) 621.313,.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 811418, кл. H 02 К 13/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1069074, кл. Н 02 К 13/14, 1983. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу постоянного тока. Целью изобретения является повышение коммутационной надежности при толчкообразных изменениях нагрузки. Электропривод содер 7 (1) 4 Н 02 Р 6/00, Н 02 К 13/14 жит эл. машину с якорной обмоткой 1, подключенной к механическому коллектору 2 с токопроводящими 3, 4 и изолирующими 5-7 пластинами. Щетки 8 и

9 связаны с зажимом источника через управляемые вентили 10, 11 отключение к-рых обеспечивается коммутирующим контуром из конденсатора 12 и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух тиристоров

13, 14. Последовательность включения тиристоров обеспечивается блоком управления. Для улучшения коммутации в электроприводе используется упреждающий принцип повышения коммутационной надежности вентильного коммутатора, к-рый заключается в том, что напряжение на конденсаторе 12 повышается до значения, соответствующего максимальной нагрузке в момент, предшествующий "толчку" нагрузки. 3 ил, 1295497

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу с машиной постоянного тока с дополнительными устройствами для улучшения коммутации. 5

Цель изобретения - повышение коммутационной надежности электропривода при толчкообразных изменениях нагрузки.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства (для упрощения изображена только одна щеточная группа и связанные с ней элементы схемы управления и вентильного коммутатора, подключенные к положительному зажиму источника); на фиг. 2 — характеристики коммутационных процессов схемы коммутатора, на фиг. 3 - блок управления вентильно-механическим коммутатором.

Электропривод содержит электрическую машину с якорной обмоткой 1, подключенную к механическому коллектору

2 с проводящими 3 и 4 и изолирующими

5-7 пластинами, контактирующие с ними группы щеток, каждая из которых состоит из двух контактов 8 и 9, связанных с зажимом источника через управляемые вентили 10 и 11, отключение которых обеспечивается коммутирующим

30 контуром из конденсатора 12 и включенного с ним последовательно ревер-. сивного узла из двух тиристоров 13 и

l4. Необходимая последовательность включения тиристоров обеспечивается блоком 15 управления, содержащим блок

16 положения ротора (БПР), узел 17 контроля нагрузки (УКН), блок 18 выходных усилителей (БВУ). В БПР входят узел контроля скорости и блок логичес.40 ких элементов (не показаны).

БВУ связан с БПР двумя каналами а и б. Сигналы управления в канале б отстают от сигналов управления в ка- 45 нале а на время, соответствующее повороту якоря на половину коллектор-ного деления. УКН содержит датчик 19 положения прйводного механизма относительно объекта обработки обрабатываемого технологической машиной, движение которой обеспечивается приводным двигателем, в качестве которого используется электрическая машина постоянного тока с вентильномеханическим коммутатором. В узел контроля нагрузки входят также формирователь 20 длительности импульсов и два логических элемента: И 21, ИЛИ 22. БВУ содержит элемент 23 регулируемой задержки сигнала по времени, генератор 24 импульсов; логический элемент 25 и выходные усилители

26-28. Второй вход элемента И 21 подключен к источнику управляющего напряжения U, а второй вход элемента

ИЛИ 22 соединен с источником опорного напряжения U

При работе машины скользящие контакты перемещаются по коллектору слева направо. В исходном состоянии контакт 8 находится на проводяшей пластине коллектора 3. Ток нагрузки протекает от зажима источника питания через открытый тиристор 10, контакт 8, пластину 3, обмотку 1 якоря и соответствующий контакт, связанный с зажимом источника питания противоположной полярности. Все тиристоры заперты за исключением тиристора 10, на который подаются отпирающие импульсы, вырабатываемые генератором

24 и проходящие через логический элемент 25, находящийся в открытом состоянии, и выходной усилитель 28.

До начала коммутации конденсатор 12 имеет начальное напряжение, полярность которого обозначена без скобок (фиг. 1). Коммутационный процесс начинается в момент времени, когда контакт 9 полностью входит в контактирование с пластиной 4. При этом с

БПР по каналу а через усилитель 2б подается управляющий сигнал на включение тиристора 14. Одновременно снимаются сигналы управления с тиристора 10 благодаря отключению логического элемента 25 указанным управляющим сигналом канала а.

Конденсатор 12 начинает разряжаться через секцию обмотки, связанную с пластинами 3 и 4 по контуру: )2-14-94 - секция — 3-8-12. По истечении выдержки времени ь ь,, которая отсчитывается элементом 23 задержки, разрядный Tok конденсатора достигает значения, приблизительно равного току в параллельной ветви обмотки якоря

1, напряжение на конденсаторе изме няет полярность, а ток в секции близок к нулю. В тот же момент времени управляющий сигнал с элемента 23 задержки через усилитель 27 подается на включение тиристоров 11 и 13. Конденсатор начинает перезаряжаться по контуру. 12-10-11-13-12. В момент времени, когда ток перезаряда конден1295497 сатора становится равным прямому току через тиристор 10, последний от.ключается. При этом полный ток нагрузки, протекающий через тиристор 11, проходит через контакт 9, а также через тиристор 13 конденсатор 12 и контакт 8. Процесс перезаряда конденсатора до напряжения исходной полярности продолжается до тех пор, пока не закончится реверсирование 10 тока в коммутируемой секции. Затем отключается тиристор 13, поскольку ток перезаряда конденсатора 12 становится равным нулю, а полный ток продолжает протекать через тиристор

11 и контакт 9.

Го истечении времени, соответствующего повороту якоря на половину коллекторного деления от момента начала коммутации, когда контакты 8 и

9 контактируют с пластиной 4 одновременно, с БПР по каналу б подается управляющий сигнал на включение логического элемента 25. Последний

25 обеспечивает поступление отпирающих импульсов с генератора 24 через усилитель 28 на тиристор 10. По мере перехода контакта 9 с проводящей пластины на изолятор 7 ток нагрузки

I гиристора ll переходит в шунтирун ющий контур, образованный открытым тиристором 10 и контактом 8. Далее рассмотренные электромеханические процессы в схеме повторяются.

Для улучшения работы при толчко- 35 образном увеличении нагрузки машины используется известное свойство коммутатора, заключающееся в том, что при увеличении длительности первого временного интервала до,, которая в 40 рассматриваемой схеме обеспечивается элементом 23, напряжение на коммутирующем конденсаторе возрастает даже при постоянной нагрузке. Из ха,рактеристик коммутационных процессов (фиг. 2) видно, что при одной и рой же нагрузке машины напряжение на коммутирующем койДеиеаторе. U< можеФ уве личиваться более, чем в 2,5 раза в соответствие с увеличением длитель.ности 6, . При одной и той же длительности дТ, напряжение на конденсаторе увеличивается пропорционально .нагрузке.

В то же время в установившемся режиме работы машины увеличивать длительность д, вьппе минимально необходимой величины нецелесообразно, так как это приводит к увеличению напряжения 11, разрядного тока и дополнительных потерь в элементах коммутатора. При длительностях дс,с д,«

11 II происходит срыв коммутационного процесса вследствие неотключения тиристора 10.

Допустим, что машина работает в установившемся режиме при Нагрузке и длительности первого временного интервала д,« (фиг. 2). Если пред-. положить, что нагрузка мгновенно возрастает.на величину дТ«, то су« ществующее на конденсаторе напряжение U< недостаточно по величине для обеспечения нормальной коммутации и происходит "срыв" в работе схемы. Чтобы при токе нагрузки I коммутация в машине протекала нормально, напряжение на конденсаторе в момент нарастания тока должно быть равно величине У . Для этого в рассматриваемой схеме используется упреждающий принцип повышения коммутационной надежности вентильного коммутатора.

Этот принцип sаключается в том, что напряжение на коммутирующем конденсаторе повьппается до значения, соответствующего максимальной нагрузке, например I„» в момент времени, предшествующий толчку" нагрузки.

Повышение напряжения на конденсаторе производится путем увеличения длительности дс < (например от значения дь« до величины д „ по

t командному импульсу, поступаюшему от датчика положения материала, обрабатываемого технологической машиной.

Например, в продольно-строгальном станке этот импульс может подаваться в момент подхода резца к обрабатываемой заготовке, в прокатном стане— в момент подхода металла к валкам.

Длительность д, поддерживается равной-величине 6 <„ в течение расчетного времени . 3a это время происходит сначала увеличение напряжения на конденсаторе от значения U до .й величины U при начальной нагрузке

Iei затем увеличивается ток в якорной цепи машины от I«, доТ„ . По истечении времени заканчивается переходный процесс "наброса нагрузки и длительность a « вновь устанавливается равной минимальной величине

А4«.

5. 129

С целью реализации рассмотренного принципа повышения коммутационной надежности машины в блоке выходных усилителей содержится элемент 23 регулируемой задержки времени, обеспечивающий выдачу сигналов управления на выходной усилитель 27, поступающих по каналу а от БПР, с задержкой йь< пропорциональной управляющему напряжению, подаваемому на элемент 23 по каналу б от узла контроля нагрузки.

Схема настроена так, что минимальному напряжению U<, соответствует минимальная длительность ьь„, а большему напряжению U< — большая длительность д7„ . При поступлении командного импульса от датчика 19

Формирователь 20 вырабатывает сигнал логической-единицы длительностью с разрешающий поступление напряжения через логические элементы 21 и 22 на элемент 23, Формула изобретения

Электропривод с электрической машиной постоянного тока с вентильномеханическим коммутатором, содержащей механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, контактирующие с ними разнополярные группы щеток, каждая из которых состоит из

5497 Ь двух контактов, связанных с зажимом источника питания через управляемые вентили и с коммутирующим контуром, состоящим из конденсатора и включен ного с ним последовательно реверсивного узла из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, блок управления, включающую в себя многоканальный датчик положения ротора и

10 связанный с ним по входу-выходу последовательно блок выходных усилителей, содержащий элемент регулируемой задержки сигнала по времени, логический элемент и выходные усилители, о т—

15 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коммутационной надежности машины при толчкообразных изменениях нагрузки, блок управления снабжен узлом контроля нагрузки, coZp стоящим из датчика положения приводного механизма, подключенного. к формирователю длительности импульсов, выход которого связан с входом логического элемента И, второй вход ко25 торого подключен к источнику управляющего напряжений, а выход связан с входом логического элемента ИЛИ; второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход связан с входом элемента регулируемой задержки сигнала по времени блока выходных усилителей, к второму входу которого подключен один из каналов датчика положения ротора.

1295497

Составитель А. Санталов

Редактор Н. Бобкова Техред Л.Сердюкова Корректор М. Пожо

Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 625/60

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4