Устройство для управления электроприводом по системе г—д с двухзонным регулированием

 

о и ж-н-si u

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советеиих

Социалиетимеских

Реслублин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 12.Х11.1968 (№ 1289631/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 22Х1.1973. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 17.Х.1973

M. Кл. H О2р 5,"22

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий

УДК 621.316.718.5(088.8) Авторы изобретения

А. Ф. Федосеев, И. 3. AreeB, И. М. Глазунов, В. И. Пашков, В. И. Сагаловский, В. В. Шатилов и Л, М. Ясман

3 аявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

ПО СИСТЕМŠà — Д С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

СКОРОСТИ

Известно устройство для управления электроприводом .по системе à — Д с двухзонным регулированием скорости, содержащее задатчик скорости вращения, подключенный через сравнивающее устройство к входу регулятора возбуждения генератора,,и регулятор возбуждения электродвигателя с зоной нечувствительности.

Изобретение обеспечивает упрощение, улучшение динамики и повышение точности поддержания заданной скорости. Указанная цель обеспечивается тем, что вход регулятора возбуждения дгигателя подключен к выходу регуляторр а воз бужд ения,ген ер втор а.

На фиг. 1, 2 схематически изображено предложенное устройство.

Двигатель 1 приводит во вращение генератор постоянного тока 2, соединенный с электродвигателем постоянного тока 8 и с датчиком фактического значения скорости вращения 4, связанным с одним,из входов сравнивающего устройства 5, на другой вход которого подключен задатчик скорости вращения б.

Вход регулятора возбуждения 7 генератора подключен к выходу сравнивающего устройства, а вход регулятора возбуждения двигателя 8, имеющего зону нечувствительности, соответствующую точке перегиба кривой намагничивания генератора 2 — номинальному значению тока возбуждения генератора tsr=

=т,„„,— подключен к выходу регулятора возбуждения генератора. Показанные пунктирной линией интегрирующие звенья регуляторов 7, 8 могут быть введены в структуру ре5 гулятора,предлагаемого устройства для обеспечения астатического регулирования.

За счет последовательного соединения регуляторов 7 и 8 в предлагаемом электроприводе одновременная их работа (одновремен1О ное изменение магнитных потоков возбуждения как генератора, так и двигателя) принципиально невозможна, так как изменение тока возбуждения электродвигателя осуществляется только после того, как ток возбуждения

15 генератора превысит номинальное значение (на колене кривой намагничивания), т. е. в зоне, соответствующей насыщению магнитной цепки генератора, когда магнитный:поток генератора практически неизменен. Благодаря

20 этому предлагаемое устройство обеспечивает надежную работу в переходных режимах электрических машин с невысокой коммутационной стойкостью.

В предлагаемом устройстве регулирующим

25 воздействием для РВД является ток возбуждения генератора (в отличие от напряжения рассогласова|ния, снимаемом с выхода сравнивающего устройства в известном приводе), исключающее необходимость наличия опреде30 ленного значения сигнала ошибки ЛУ)ЛУ„

388337 для осуществления двухзонного регулирования. Таким образом, в,предлагаемом у стройстве поддержание заданного значения скорости может осуществляться с более высокой степенью точности по сравнению с известным электроприводом и при условии применения астатических регуляторо в возможно сведение ошибки регулирования практически к нулю без нарушения логики двухзонного регулирован ия.

В том случае, если генератор и двигатель представляют собой близкие по сво им электрическим параметрам электрические машины, и если они не насыщены, то в первом приближении можно считать, что для увеличения скорости вращения двигателя на какую-то величину Лп, требуется увеличение тока возбуждения генератора на величину Ж, или уменьшение тока возбуждения двигателя на такую же,величину Ь4 =Л4,. Из этого следует, что для получения той же точности регулирования скорости вращения в зоне выше номинальной скорости вращения, не требуется усиления сигнала, воздействующего на РВД.

Однако B этом случае для уменьшения то ка возбуждения двигателя до 0 требуется увеличение тока возбуждения генератора на величину его номинального значения Ж,„=4„, т. е. наибольшее увеличение тока возбуждения генератора составит 4,=24,„. Учитывая нежелательность перепрузки обмотки возбуждения генератора на такую величину с точки зрения возрастания потерь и черезмерного перегрева обмотки, целесообразно усилить сигнал, воздействующий на РВД, и при коэффициенте усиления .порядка 10 — 20 наибольшее увеличение возбуждения генератора составит

5 — 10О1О, что вполне допустимо, так ка к соизмеримо с разбросом параметров электрической машины в пределах технологических допусков.

Таким образом, вследствие того, что требуется усилительное устройство для РВД с меньшим коэффициентом усиления (порядка

10 — 20 вместо 10 ) оно может быть выполнено проще, чем усилитель РВГ.

Практическая реализация предполагаемого электропривода по структурной схеме, представленной на фиг. 1, была осуществлена с применением угольных регулятор ов возбуждения электрических машин, что не и|сключает возможности применения магнитных, .полупроводни ковых, электронных или других типов регуляторов.

На фиг. 2 представлена упрощенная п ринципиальная схема соединений обмоток возбуждения электрических машин и обмоток управления угольных регуляторов возбуждения опытного образца (цепи смещения и стаб1илизации ые приводятся).

Согласно приведенной схеме в качестве регулятора возбуждения 7 генератора 2 используется угольный, регулятор напряжения, управляющая обмотка 9 которого соединена с выходом сравнивающего устройства б через

3О

65 м агнитополупроводниковый усилитель мощности 10, а угольный столб 11 соединен последовательно с обмоткой возбуждения генератора

2 и управляющей обмоткой 12 угольного регулятора 18,возбуждения электродвигателя 8.

Угольный столб 14 регулятора возбуждения электродвигателя соединен последовательно с обмоткой независимого возбуждения электродвигателя 8..

Датчик 4, установленный на валу электродвигателя 3, соединен с входом П сравнивающего устройства. С входом 1 сравнивающего устройства соединено устройство 15, задающее требуемое значение скорости вращения электродвигателя 3.

Изображенное на фиг. 2 устройство работает следующим образом.

На входы сравнивающего устройства поступает сигнал, пропорциональный фактическому значению скорости вра щен ия электродвигателя 8 — У„и сигнал, пропорциональный заданному значению скорости вращенияя — UÇÿä Сигнал рассогласования между фактическим и 38+BIHiHbIM значениями скорости вращения электродвигателя 8,,снимаемый с выхода сравнивающего устройства усиливается магнитополуправодниковым усилителем 10 и,подается на управляющую обмотку

9 угольного регулятора 7 возбуждения генератора 2.

Регулятор 7 за счет применения в конструкции мембранной пружины, тяговая характеристика которой в рабочей зоне совпадает с учетом, реакции угольного столба 11 с тяговой характеристикой электромагнита (с управляющей обмоткой 9), является по принципу своего действия астатическим регулятором и настроен таким образом, что находится в равновесии только в случае отсутствия сигнала рассогласования. При поддержании скорости вращения электродвигателя, меньшей чем номинальная, и наличии сигнала рассогласования регулятор 7 выходит из равновесно|го состояния, его угольный столб 11 в зависимости от,знака сигнала, рассогласования сжимается или разжимается, что приводит к изменению тока возбуждения магнитного потока и напряжения на клеммах генератора 2.

Изменение тока возбуждения, генератора,происходит до тех пор, пока регулятор 7 не придет в новое равновесное состояние, сведя сигнал рассогласования к нулю. Когда возможности регулирования по возбуждению генератора исчерпаны вследствие насыщения его магнитной системы (ток возбуждения генератора достиг значения 4, и дальнейшее его увеличение не приводит к увеличению напряжения на клеммах генератора) |вступает в работу угольный регулятор 18 возбуждения электродвигателя 8.

Конструкция и принцип работы регулятора

13 в основном аналогичны конструкции, принципу действия регулятора 7. Регулятор 13 настроен так, что находится в равновесном состоянии только при прохождении через управ388337 (ВГ Б ляющую обмотку 12 тока, равного номинальному значению тока возбуждения генератора

2 1„-„.

При прохождении через управляющую обмотку 12 тока, меньшего i„„, угольный столб

14 регулятора 13 предельно сжат, а в случае превышения номинального значения тока возбуждения генератора угольный столб 11 разжимается, уменьшая ток обмотки возбуждения электродвигателя 8.

При задании скорости вращения электродвигателя сверх номинальной увеличение скорости вращения до номинального значения осуществляется при неизменном номинальном токе возбуждения электродвигателя за счет угеличения тока, возбуждения генератора.

По достижении номинального значения скорости вращения электродвигателя ток возоуждения генератора начинает превышать значение lррд

Незначительное превышение тока возбуждения генератора номинального значения Ai„ используется в качестве воздействующего сигнала для начала регулирования по возбуждению электродвигателя.

При этом угольный столб 14 регулятора 18 разжимается, ток возбуждения электродвигателя становится меньше номинального значения 4д„, скорость электродвигателя возрастает до заданного значения — сигнал рассогласования сводится к нулю. Если при этом ток возбуждения генератора продолжает оставаться больше номинального значения i„„ дальнейшее ослабление поля электродвигателя приводит к превышению скорости вращения относительно заданного значения и появлению сигнала рассогласования противопо5 ложной полярности. Этот сигнал, воздействуя на РВГ, уменьшает ток возбуждения генератора, а снижение тока возбуждения генератора вызывает увеличение магнитного потока электродвигателя и снижение его скорости

10 вращения. Процесс стабилизации скорости вращения заканчивается при одновременном сведении сигнала ошибки к .нулю и тока возбуждения генератора к номинальному значению. Снижение колебательности системы в переходном режиме достигается введением стабили;и,;огцих связей по производным скорости врап;ения электродвигателя и тока возбуждения генератора.

Предмет изобретения

Устройство для управления электроприводом по системе à — Д с двухзонным регулировапием скорости, содержащее задатчик скор".сти вращения, подключенный через сравни25 o. ñû;åå стройство к входу регулятора возбуждения генератора, и регулятор возбуждения двигателя с зоной нечувствительности, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, улучшения динамики и повыше30 .и".я то гностп поддержания заданной скорости вр,";гения, вход регулятора возбуждения двигателя подключен .к выходу регулятора возбуждения генератора.

388337

Составитель Р. Давыдов

Техред А. Камышникова Корректоры: Г. Запорожец и Н. Аук

Редактор В. Левятов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2759/9 Изд. Ма 1697 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5