Способ ограничения динамических нагрузок электродвигателя и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах , работающих с частыми перегрузками и стопорениями. Целью изобретения является повышение эффективности ограничения динамических нагрузок в режиме стопорения и повышения надежности. Согласно данному способу с помощью датчика 8 измеряют момент нагрузки, сравнивают момент нагрузки с величиной стопорного момента на входе второго суммирующего усилителя 12 и изменяют значение стопорного момента по определенной зависимости , реализуемой усилителем 9, диодами 11 и 13. 2 с.п. и 1 з.п,ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

5U 1679593 А1 (я)5 Н 02 P 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

" f

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Авторское свидетельство СССР

М 692041, кл. Н 02 Р 5/06, 1975. (54) СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

0с

0 (Л

0 (л2 (21) 4758953/07 (22) 15.11,89 (46) 23.09.91. Бюл. М 35 (71) Московский инженерно-строительный институт им.В.В. Куйбышева (72) В.Я.Ткаченко и Д.В,Ткаченко (53) 621.316.718.5(088.8) Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам ограничения нагрузок электродвигателей, работающих с частыми перегрузками и стопорениями, например электроприводов землеройных машин, горнодобывающих машин, нажимных винтов прокатных станов и др.

Цель изобретения — повышение эффективности ограничения динамических нагрузок в режиме стопорения электродвигателя и повышение его надежности.

На фиг.1 приведена схема устройства для осуществления способа„на фиг.2 — схема датчика момента нагрузки; на фиг.3 приведена зависимость стопорного момента от момента нагрузки.

Устройство для ограничения динамических нагрузок электродвигателя содержит последовательно включенные регулятор 1 скорости с управляемым блоком 2 ограничения в цепи его обратной связи и регулятор

3 момента двигателя, датчики 4 скорости и (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, работающих с частыми перегрузками и стопорениями. Целью изобретения является повышение эффективности ограничения динамических нагрузок в режиме стопорения и повышения надежности. Согласно данному способу с помощью датчика

8 измеряют момент нагрузки, сравнивают момент нагрузки с величиной стопорного момента на входе второго суммирующего усилителя 12 и изменяют значение стопорного момента по определенной зависимости, реализуемой усилителем 9, диодами 11 и 13. 2 с.п, и 1 з.п,ф-лы, 3 ил. момента 5 двигателя, подключенные ко входам соответственно регулятора скорости 1 и регулятора 3 момента двигателя, тиристорный преобразователь 6, выход которого подключен к двигателю 7, датчик 8 момента нагрузки, первый суммирующий усилитель

9, к одному входу которого подключен источник 10 задания максимального значения стопорного момента, а на втором входе включен первый диод 11, второй суммирующий усилитель 12 и второй диод 13, причем два входа второго суммирующего усилителя

12 подключены к выходу датчика 8 момента нагрузки и к выходу первого суммирующего усилителя 9, выход второго суммирующего усилителя 12 через первый диод 11 подключен к второму входу первого суммирующего . усилителя 9, выход которого подключен к управляющему входу блока 2 ограничения через второй диод 13. Датчик 8 момента нагрузки (фиг.2) выполнен на одном операционном усилителе 14 с резистором 15 в

1679593 обратной связи с включенным между неинвертирующим входом и общей точкой усилителя конденсатором 16 с резистором 17, подключенным к инвертирующему входу, и двумя резисторами 18 и 19, неинвертирующим входом подключенными к неинвертирующим входам, причем инвертирующий вход и первый неинвертирующий резисторный вход усилителя подключены к выходу датчика 4 скорости, а второй неинвертирующий резисторный вход подключен к выходу датчика 5 момента двигателя.

Согласно данному способу с помощью датчика 5 измеряют момент двигателя, задают стопорное значение момента Мст с помощью блока 2 ограничения в цепи обратной связи регулятора скорости, сравкивают эти величины, и по достижении моментом двигателя величины момента стопорного, вызываемого увеличением момента нагрузки, двигателя уменьшают скорость приводного двигателя, ограничивая тем самым максимальные значения момента нагрузки. Для увеличения эффективности ограничения нагрузок задают максимальное значение стопорного момента Мстз с помощью источника 10 задания максимального значения стопорного момента, выходной сигнал которого подают через первый суммирующий усилитель 9 и второй диод 13 на управляющий вход блока 2 ограничения, измеряют момент нагрузки с помощью датчика 8, сравнивают момент нагрузки Мн с текущей величиной стопорного момента

M«{входным сигналом управляющего блбка 2 ограничения) с помощью второго суммирующего усилителя 12 и изменяют значение стопорного момента в соответствии с приведенной выше зависимостью с помощью первого суммирующего усилителя 9 и диодов 11 и 13, При этом, если момент нагрузки меньше величины стопорного момента Мя M«, то стопорный момент сохраняет величину максимального значения

М« =Мстз (горизонтальный участок характеристики на фиг.3), поскольку диод 11 при этом заперт. Если в процессе стопорения момент нагрузки станет больше стопорного момента Мн > M«, то величину стопорного момента изменяют согласно зависимости

Мст = Мстз К(Мн Мст) (диод 11 при этом открывается). Поскольку с увеличением Mg изменяется величина М«, входящая и в правую часть этой зависимости, то зависимость стопорного момента от момента нагрузки определяется при этом выражением

Мстз — К Мн

Мст—

30

40

55

20 (крутой участок характеристики на фиг.3, построенный для К = 0,9). Таким образом, даже небольшое увеличение момента нагрузки по сравнению с максимальным стопорным моментом дает быстрое уменьшение стопорного момента. а вследствие этого и момента двигателя, что ооеспечивает быстрое снижение скорости двигателя и эффективное ограничение динамических нагрузок. При уменьшении стопорного момента до нуля К(М вЂ” M«) M« сохраняет это нулевое значение (фиг.3) вследствие запирания диода 13. э

Устройство для осуществления способа ограничения нагрузок электропривода работает следующим образом, На два входа второго суммирующего усилителя 12 подают сигналы, пропорциональные моменту нагрузки Мн (с выхода датчика 8 момента нагрузки) и стопорному моменту M«(входной сигнал управляемого блока 2 ограничения), с противоположными знаками. На выходе второго суммирующего усилителя 12 формируют разность этих сигналов с коэффициентом К: К(Мн-Мст). Если эта разность отрицательна (при

MH Мст), то знак выходного сигнала второго суммирующего усилителя 12 запирает диод 11 и на второй вход первого суммирующего усилителя 9 поступает нулевой сигнал, а на первый его вход подают выходной сигнал источника 10 задания максимального значения стопорного момента Мс», который через первый суммирующий усилитель

9 и открытый при этом диод 13 поступает на управляющий вход блока 2 ограничения, обеспечивая задание максимального значения стопорного момента для электродвигателя (горизонтальный участок характеристики на фиг.3), т.е, обеспечивается реализация первого значения стопорного момента из приведенной выше зависимости, определяемой данным способом.

Если момент нагрузки превысит заданное значение стопорного момента (Мн> Мстз), То выходной сигнал второго суммирующего усилителя 12 поменяет знак, диод 11 откроется, и на второй вход первого суммирующего усилителя 9 йодают сигнал, пропорциональный величине К(Мн-M«), со знаком, противоположным знаку сигнала

Мстз с выхода источника 10, подаваемого на первый вход первого суммирующего усилителя 9. В результате с выхода первого суммирующего усилителя через диод 13 на управляющий вход блока 2 ограничения подают уменьшающийся сигнал задания стопорного момента Мст - Мстз-К(Мн-Мст).

Одновременно этот уменьшающийся сиг1679593 нал подают на второй вход второго суммирующего усилителя 12, вызывая ускоренный рост выходного сигнала этого усилителя 12, а вслед за этим и ускоренное уменьшение выходного сигнала первого суммирующего 5 усилителя, т.е, быстрое уменьшение стопорного момента Мст (крутой участок характеристи ки на фиг.3), что вызы вает уменьшение задаваемого регулятором скорости с . ограничителем 2 момента 10 двигателя, быстрое уменьшение скорости двигателя и эффективное ограничение динамических нагрузок. Если при этом выходное напряжение первого суммирующего усилителя 9 уменьшается до нуля и меняет 15 знак. то диод 13 запирается и на входе блока

2 ограничения задание стопорного момента остается нулевым.

Датчик 8 момента нагрузки может быть выполнен в соответствии со схемой, приве- 20 денной на фиг.2. Работает он следующим образом.

На инвертирующий вход усилителя 14 и на его первый неинвертирующий вход подают выходной сигнал /(. и> с выхода 25 датчика 4 скорости си с масштабным коэффициентом pg, а на второй неинвертирующий вход усилителя подают выходной сигнал,им . Мд датчика 5 момента двигателя Мд с масштабным коэффициентом рм . 30

Если принять значения параметров резисторов 15,19,17,18 и конденсатора 16 этого датчика из условий Г15 = Г19, Г17 = Г18.

Г18 Г19 Г15 /,д

С18

Г18 + Г19 Г17,йм где J — момент инерции привода и механизма, то выходное напряжение Ur1> определяется зависимостью: о 0дм r . do)v

Т

dt + 0дм =PM Mp — 1 ) =pм Ми, dt

45 где Т = С18

Г18 Г19

Г18 + Г19

Обеспечив достаточно малое значение постоянной времени Т, достаточное для сглаживания помех (например, уменьшением величины емкости С18 конденсатора 16), можно с достаточной степенью точности считать, что выходное напряжение усилителя 14 и всего датчика 8 пропорционально моменту нагрузки М .

Таким образом, данное предложение позволяет повысить эффективность ограничения динамических нагрузок электропривода в режиме стопорения и тем самым повысить надежность электропривода и механизма, Формула изобретения

1. Способ ограничения динамических нагрузок электродвигателя, согласно которому измеряют момент двигателя, задают стопорное значение момента, сравнивают эти величины и по достижении моментом двигателя стопорного значения, вызываемого ростом момента нагрузки, уменьшают скорость приводного двигателя, а также измеряют момент нагрузки на двигатель и изменяют значение стопорного момента, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности ограничения динамических нагрузок в режиме стопорения и повышения надежности, сравнивают момент нагрузки с текущей величиной стопорного момента и изменяют значение стопорного момента в соответствии с зависимостью; прн М» S Mn

М„= Mcr* при М» ) M

"-1

Мсюз К (M» Mn) пр» Х (̄— Мд1) R Ь т где Мс и M<» — текущее и максимально заданное значения стопорного момента;

Мп — момент нагрузки двигателя;

К вЂ” постоянный коэффициент.

2. Устройство для ограничения динамических нагрузок электродвигателя, содержащее последовательно включенные регулятор скорости с управляемым блоком ограничения в цепи его обратной свя=-и и регулятор момента двигателя, датчики:корости и момента двигателя, подключенные к входам соответствующих регуляторов, тиристорный преобразователь, выход которого предназначен для подключения к якорной обмотке электродвигателя, а вх )д— к регулятору момента, датчик момента нагрузки, первый суммирующий усилитель, к первому входу которого подключен исгочник задания максимального значения сто1 парного момента, а на втором входе вклкчен первый диод, второй суммирующий усилитель и второй диод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности ограничения динамических нагрузок в режиме стопорения и повышения надежности, два входа второго суммирующего усилителя подключены к выходу датчика момента нагрузки и к выходу первого суммирующего усилителя через второй диод, выход второго суммирующего усилителя через первый диод подключен к второму входу первого суммирующего усилителя, выход которого подключен к управляющему входу блок» orpa u eevs через второй диод.

1679593

+f7 pf

Рг дадю Юр M 7.8 ю/Г

Составитель M.Êðÿõòóíîâà

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О,Кравцова

Редактор Т,Куркова

Заказ 3220 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, $0) 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, ч о датчик момента нагрузки двигателя содержит один операционный усилитель с резистором в обратной связи, конденсатор включенный между неинвертирующим входом усилителя и его общей точкой, резисторы, подключенные соответственно к инвертирующему и двум неинвертирующим входам, причем инвертирующий вход усилителя и первый неинвертирующий вход соединены с выходом датчика скоро5 сти, а второй неинвертирующий вход подключен к выходу датчика момента электродвигателя.