Устройство для ограничения тока нагрузки электродвигателя постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, требующих ограничивать ток электродвигателя при работе в тяжелых условиях. Цель изобретения - повышение надежности электродвигателя и механизма. Устройство содержит включенную параллельно цепи делителя напряжения на резисторах последовательную цепь из последовательно соединенных звена управляемой проводимости и блока ограничения, при этом звено управляемой проводимости управляется в функции температуры электродвигателя и температуры окружающего воздуха посредством широтно-импульсного модулятора. Изобретение позволяет за счет повышения надежности увеличить производительность механизма. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК гг27д 5Н 4 Н 02 Р 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 технике и может бь ть использовано в электроириводах, требующих ограничивать ток электродвигателя при работе н тяжелых условиях. Цель изобретения — повышение надежности электродвигателя и механизма, Устройство содержит включенную параллельно цепи делителя напряжения на резисторах последовательную цепь из последовательно соединенных звена управляемой проводимости и блока ограничения, при этом звено управляемой проводимости управляется в функции температуры электродвигателя и температуры окружающего воздуха посредством широтно-импуЛьсного модулятора. Изобретение позволяет за счет повышения надежности увеличить производительность механизма.

1 з.п. ф-лы, 2 ип.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 457155 (21) 4254033/24-07 (22) 01.06.87 (46) 07.12.89. Бюл.9 45 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Производственное объединение "Ново-Краматорский машиностроительный завод" (72) Б.Ф.Иванков, Ю.Т.Калашников, П.Ф.Карплюк, P.Ñ.Êèøêî, М.М.Кошевой и В.И.Пузанов (53) 62-83:621.314.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 457155, кл. Н 02 P 5/06, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКА

НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электро-.

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в электроприводах с регулируемыми преобразователями, где требуется ограничивать ток электродвигателя, а также его нагрев или вызываемые им моменты (усилия) при работе приводимого механизма на сильном морозе, и является усовершенствованием уст ройства по авт. св. М 457155.

Цель изобретения — повышение надежности электродвигателя и механизма.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 — графики, характеризующие работу устройства, Устройство для ограничения тока нагрузки электродвигателя постоянного тока содержит управляемый преобразователь 1, к которолгу подключен электродвигатель 2 постоянного тока с обмоткой 3 возбуждения, на дополнительные полюса 4 и компенсационные обмотки 5 электродвигателя 2 включен термозавчсимый делитель напряжения, состоящий из двух резисторов 6 и 7 с малым температурным коэффициентом сопротивления и TepMoppaèñтора 8 с отрицав тельным температурным коэффициентом сопротивления, Первое плечо делителя напряжения, содержащее резистор 7 и термар эистор 8„ подключено через

1527720 узел 9 токоограничения к входу регулятора (не показан) в цепи управления преобразователем.

В устройство введены блок 10 ограничения, звено 11 управляемой проводимости, датчик 12 температуры электродвигателя, датччк 13 температуры воздуха, сумматоры 14 и !5, источники

16 и 17 опорного напряжения и диоды

18 и 19.

В звене 11 управляемой проводимости резистор 20 соединен последовательно с управляемым ключом 21, управляющий вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора 22. При этом один из его входов соединен через выпрямитель 23 с генератором

24 треугольных колебаний, а второй и третий входы — с диодами 18 и 19. 2р

На фиг.2а показано семейство зави симостей напряжения на первом плече делителя напряжения от тока, нагрузки при различных значениях температуры якоря или температуры воздуха; на фиг.2б — семейство зависимостей напря жения обратной связи по току якоря от тока нагрузки при тех же условиях; на фиг.2в — внешние характеристики системы преобразователь — двигатель при двух значениях указанных температур.

Кроме того, на фиг.l и 2 приняты г следующие обозначения: U„< и Б выходные напряжения сумматоров 14 и

15; U — напряжение на первом плече делителя напряжения; Ь о„ вЂ” опорное напряжение узла токоограничения; Б,,— напряжение обратной связи по току якоря, подаваемое на вход регулятора 40 в,спи управления преобразователем;

I — ; Т вЂ” значение тока отсечки, I„ значение стопорного тока И вЂ” угловая скорость двигателя;

+

6 — температура двигателя; О д — 45

А допустимое значение температуры двига-, теля; 6 — температура водуха;

- 6 кр — критическая температура хладоломкости конструкционных материалов.

В устройствне нагряжение источника

16 опорного напряжения принимается противоположным по знаку и равным по величине тому значению выходного напряжения датчика 12 температуры электродвигателя, которое соответству ет допустимой температуре 0, на

5 — 10 С меньшей, чем допустимое значение, определяемое классом изоляции якоря. Напряжение источника 17 опорного напряжения должно быть противоположным по знаку и равным и ) величине сигналу на выходе датчика

13 температуры воздуха при ее значении Р „, равном критической температуре хладоломкости конструкционных материалов механического оборудования, При этом полярности указанных сигналов выбирают такими, чтобы выходные напряжения V, и U сумматоров !4 и 15 были одинаковыми по знаку (для включения диодов, показанного на фиг.1 — положительными) в случаях, когда температура двигателя д больА ше допустимой величины 0 или когда температура воздуха О, меньше критического значения 6„

Устройство работает следующим образом.

Пр отсутствии экстремальных температурных условий, когда электродвигатель не перегревается (6 А (Ь )

1 а температура внешнего воздуха не опускается ниже критического значения (g г Q „l, ), на управляющий вход звена 11 управляемои проводимости сигналы от сумматоров 14 и 15 не поступают, так как при этом они имеют полярности, которые соответствующие диоды 18 и 19 не пропускают. Проводимость звена 11 при этом равна нулю, а параметры делителя напряжения (элементы 6 — 8) остаются такими же, как и в известной схеме, благодаря чему (0I ток отсечки ? и стопорный ток о

I„,„электродвигателя поддерживаются неизменными независимо от его . температуры 6 .

При нагреве электродвигателя свыше допустимого значения (9 А 6 ) сигнал на выходе датчика 12 температуры электродвигателя становится больше напряжения, поступающего от источника 16 опорного напряжения, и на выходе сумматора 14 появляется управляющий сигнал U,, пропорциональный

1перегреву (Hp — 9д ) электродвигателя.

Через диод 18, который в данном случае находится в проводящем состоянии, этот сигнал поступает на управляющий вход звена 11 управляемой проводимости. Под воздействием напряжения проводимость звена пропорционально увеличивается. Если однако ток электродвигателя при этом относительно мал, вследствие чего падение напряжения V< на резисторе 6 не превосходит напряжения открывания U,, блока 10

5 !

5277 ограничения, то ток через последовательное соединение элементов 10 u ll не протекает, и они, как и в предыдущем случае, не оказывают влияние на работу устройства. С увеличением тока якоря I свыше некоторого значения I,,при котором П = Г<, в послс1 довательно соединенных элемент ах 0 и 11 (при рассматриваемом условии

I.

Д ) 9, ) начинает протекать ток, причем тем больший, чем больше проводимость звена 11, которая, как указывалось, пропорциональна перегреву А — И

Вследствие появления этого тока падение напряжения Б< на первом плече делителя (резистор 7 и терморезистор

8) увеличивается по сравнению со случаем, когда цепь иэ элементов 10 и

11 разомкнута. В целом напряжение 20

U< тем больше, чем больше якорный ток и чем больше перегрев 9 — 0 (при I ) I ) (фиг.2а).

В случаях, когда напряжение U, превосходит опорное напряжение U узла 25

9 токоограничения, на его выходе появляется напряжение U« „ которое является сигналом задержанной обратной связи (отсечки) по току для регулятора в цепи управления преоб- 30 разователем. Из семейства зависимостей

U с (Т,с1g ), показанного на фиг.2б, видно, что при повышенных температурах электродвигателя 2 обратная связь по току появляется при меньших его зна35 чениях, т.е. ток отсечки Т уменьшаотс ется. Одновременно с этим увеличивается наклон характеристик U„ (I). По обеим этимпричинам стопорной ток I,,„ электродвигателя при его нагреве. 4р уменьшается (фиг.2в).

Для электродвигателя, работающего с переменной нагрузкой, уменьшение величины стопорного тока ? „,„ приводит к снижению среднеквадратичного тока, а значит, температуры электродвигателя. Таким образом, благодаря действию дополнительно вводимых элементов перегрев электродвигателя сдерживается, и поэтому его теиперату- gp ра при тех же условиях эксплуатации оказывается ниже, чем в случае работы с известной схемой.

Рассмотрим работу устройства в случаях, когда температура внешнего воздуха опускается ниже критического значения 9 « . При этом сигнал от датчика 13 температуры воздуха становится больше выходного напряжения второ20

6 го источника 17 опорного напряжения и на выходе сумматора 15 появляется упранляющее напряжение U><, пропорциональное мере переохлаждения ф„-Р„ ), Полярность этого напряжения в данном случае такова, что она пропускаетс. ди дом 19 на вход широтноимпульсного модулятора 22. В остальном под действиеи сигнала 1<< устройство работает так же, как и под действием сигнала U<< . Общий результат является 13 том, что ilpH пониженных температурах воздуха (9 « 8 „<, ток отсе <ки Т, системы преобразователь — двгп атель уиеньшаетс> (фиг.26), вместе с тем увеличивается также наклон зависимости U,„ (I) сигнала обратной с»язи по току якоря от его велич.шы. H целом это приводит к уменьшению значения стопорногo тока электродвигателя при ни;тих температур."х воздуха, а значит к уменьшению максимальных моменсс< ..: (усилий) в механизме, приводимом олектродвиг1телем,а также в связ !s>ых с механизмом рабочем оборудовании и иеталлокон< трукциях, что снижает вероятность их поломки из-за хладоломкости.

Звено управляемой провод.<мости в

<.оставе предлагаемого устройств» для ограничения тока нагрузки действует следующим образом, При отсутствии управляющ <х сигналов U u U< . ла < 2 вход широтно-импульсного модулятора

22 поступает только периодическое однополярное напряжение U треугольной формы с выхода двухполупериодного выпрямителя 23, этот сигнал образуется из симиетричного периодическогс напряжения треугольной формы, подавасмого на вход выпрямителя 23 от генератора 24 треугольных колебаний.

Полярность напряжения U>> принииаегся такой, что широтно-импульсным модулятором 22 оно не пропускается.

Таким образом, при 1Т «< = О и U<1 = О на выходе широтно-импульсного модулятора 22 напряжение отсутствует, при этом ключ 21 остается в разомкнутом состоянии.

При появлении управляющих напряжений U q> и У„ (они должны иметь полярность, противоположную полярности н пряжения 1Т ) алгебраическая сумма U> < -U z> (или U>< -U - „) на протяжении части периода треугольных колебан:И приобретает такой знак, 1527720 прп котором на выходе широтно-импульс— ного модулятора 22 появляется напряжение, вызывающее замыкание ключа 21, 1ем больше управляюций сигнал

1! 5 или Г„,, тем больше относительнан доля псрчода треугольных колебаний (скважность импульсов (), на протяжении которого ключ 21 з амкнут „з начит, тем больше среднее значение 10

llpo1 одимости цепи, состоящей иэ последовательно сосдиненных ключей 21 и резистора 20.

Таким образом, применение предлагаемогo устройства повышает показатели надежности электродвигателя, а также связанных с нпм механических передач, рабочего оборудования и конструкций механизма, приводимого этим электродвигателем благодаря чему увеличиваетЭ

20 ся производительность механизма, исчисляемая за длительный срок его эксплуатации. формула изобретения 25

1, Устройство для ограничения тока нагрузки электродвигателя постоянного тока по авт. св. Р 457155, о т л и— чающееся тем,что,сцелью повышения .надежности электродвигателя и механизма, в него введены звено, управляемой проводимости, блок ограничения, датчик температуры электродвигателя, датчик температуры воздуха, два сумматора, дн 1 и точпика опорного напряжения и два диода, при этом последовательн.1 соединенные блок ограничения и звено управляемо, проводимости включены параллельно второму плечу делителя напряжения, первый управляющий вход звена управляемой проводимости через первый диод соединен с выходом первого сумматора, первым входом подключенного к датчику температуры электродвигателя и вторым входом к выходу первого ис— точника опорного напряжения, второй управляющий вход звена управляемой проводимости через второй диод соединен с выходом второго сумматора, входы которого подключены к датчику температуры воздуха и к выходу второго источника опорного напряжения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что звено управляемой проводимости вьп1олнено в виде последовательно соединенных резистора и управляемого .ключа, подключенного управляющим входом к выходу широтноимпульсного модулятора, первый вход которого через двухполупериодный выпрямитель соединен с выходом генератора треугольных колебаний, а второй и третий входы служат угравляющими входами звена управляемой проводимости, 1527720 ф% ф ьф./ сmc о с

1 bq Ъ Ъ 1

Ъ| сь Од ) фт4у!

Июичеюе Ю„

aeurewe 8>

Фиг.l

Составитель В.Кузнецова

Редактор О.Юрковецкая Техред Л.Олийнык

Корректор M.Ìàêñèèèøèíåö

Заказ 7518/57

Подписное

Тираж 551

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", . . Ужгород, ул. Гагарина, 101