Электропривод постоянного тока

 

О П И С А Н И Е (661704

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (61 ) До пол ни тельное к а вт. с вид- ву— (22) Заявлено 22.11.76 (21) 2421346/24-07 (51) М. Кл е с присоединением заявки МН 02 P 5/16

Государственный квинтет ссса по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79. (53) УДК 621,316, 718 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. В. Гулыманов, М. Е. Гольц, В. М. Ос и Г. А. Макаров

Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники, в частности в реверсивным электроприводам постоянного тока с широким диапазоном регулирования скорости с импульсными преобразователями, имеющими зону нечувствительности в статической характеристике.

Изобретение может быть применено в реверсивных электроприводах постоянного тока с вентильными преобразователями с несимметричным или поочередным законом коммутации.

Известные электроприводы с широким диапазоном регулирования имеют в своей структуре обратную отрицательную связь по скорости, осуществляемую, как правило, с помощью тахогенератора. Сигнал ошибки, равный разности напряжения задания и обратной связи по скорости, подается на вход промежуточного усилителя постоянного тока, охваченного корректирующей обратной связью и придающей усилителю постоянного тока свойства пропорционально— интегрального регулятора скорости, имеющего передаточную функцию.

К<р = К, т- 1 +1

5 Гй + 1 где Ky — коэффициент усиления усилителя, Ti, Те — постоянные времени с соотношением

Те )Т 1О

Датчик скорости может подключаться с задающим сигналом последовательно или параллельно, последнее включение лучше из-за уменьшения влияния помех на качество регулирования.

Выход усилителя подключен к формиро15 вателю импульсов управления, которым в, приводах с широтно — импульсными преобразователями является широтно — импульсный модулятор или фазосдвигающее устройство в системах привода с преобразователями типа управляемый выпрямитель. 3она нечувствительности выходной характеристики обусловлена,в основном, зоной нечувствительности формирователя импульсов управления.

661704 т, -и

11,а.»= U" K„.Ê,. (1+ (—, — 1) е ") (2) т !

Характерным для данных переходных функций является наличие первоначального вы

45 ходного напряжения регулятора скорости, который при последовательно включенном дополнительном усилителе может быть определен как

U! = Ugx Ку,„-Кэ.т/

50 где Ц»„— сигнал на выходе дополнительного усилителя, К ра — коэффициент дополнительного усилителя.

Зависимость величины первоначального скачка на выходе регулятора скорости от величины U@ приводит к тому, что точная компенсация влияния зоны нечувствительности возможна только при единственном з

В сочетании с пропорционально — интегральным регулятором скорости наличие зоны нечувствительности у формирователя импульсов приводит при малых выходных сигналах к уменьшению быстродействия привода, что проявляется в запаздывании сигнала на выходе системы привода при подаче сигнала управления на вход привода.

Это объясняется тем, что при малых входных сигналах выходное напряжение пропорционально — интегрального регулятора скорости при Т )Т достигает уровня, соответствуюшего зоне нечувствительности за относительно большое время.

Известен электропривод постоянного тока, который характеризуется наличием усилителя с насыщением в цепи, шунтирующей регулятор скорости (1).

Конкретное соединение этого усилителя с остальными элементами схемы не обеспечивает компенсации зоны нечувствительности во всем диапазоне входных сигналов 20 привода, а идеальная компенсация возможна при одном значении входного сигнала привода, при значении большем имеет место перекомпенсация, а при меньшем — недокомпенсаци я.

Наиболее близким по технической сушности к изобретению является реверсивный электропривод постоянного тока с импульсным преобразователем, содержащий узел сравнения задающего сигнала и сигнала обратной связи по скорости, усилитель постоянного тока с корректирующими связями (регулятор скорости), формирователь импульсов управления, силовой импульсный преобразователь, двигатель с тахогенератором, дополнительный усилитель .постоянного тока с изменяющимся коэффициентом усиления, индикатор импульсов управления (2) . Передаточной функции регулятора скорости при соблюдении условия Т )Т1 соответствует переходная функция напряжения на выходе регулятора скорости при подаче на его вход функции единичного 4в скачка значении величины выходного сигнала, соответствующем величине скачка U, величина скачка U равна зоне нечувствительности 13„, т.е. U" = Ы„. При U (Нт.имеет место запаздывание сигнала на выходе привода, время запаздывания t>< и t,< при

U )Uи имеет место перекомпенсация, ко- торая может быть причиной перерегулирования колебательного установления напряжения на выходе усилителя с корректируюгцими связями.

Для некоторого диапазона входных сигналов возможен случай возникновения колебаний на выходе регулятора скорости, например, при входном сигнале, соответствуюгцем величине скачка U После подачи входного сигнала на выходе усилителя с корректирующими связями появл> ется скачок напряжения U, происходит изменение коэффициента усиления дополнительного усилителя, и напряжение на выходе усилителя с корректирующими связями уменьшается сКачкообразно до значения, которое меньше значения зоны нечувствительности, и, следовательно, импульсы на выходе формирователя исчезают. Коэффициент усиления дополнительного усилителя снова увеличивается, и напряжение усилителя с корректирующими связями увеличивается скачком до значения, большего U„.

Так будет продолжаться до тех пор, пока при уменьшении коэффициента усиления дополнительного усилителя величина выхода усилителя с корректирующими связями не будет больше U>.

Ширина импульсов колебаний зависит от быстродействия устройства персключения и коэффициентов усиления Ку и Ê .

При дальнейшем увеличении величины входного сигнала, например, соответствующем величине скачка на выходе усилителя будет наблюдаться перерегулирование величины выходного напря>кеш я регулятора скорости, а следовательно, и скорости двигателя.

Такое качество переходных характерис-тик скорости электропривода при применении, например, в станочных и других механизмах обусловливает колебание рабочего органа, следствием чего является снижение точности исполнительного механизма, снижение качества обработки детали и преждевременный износ передаточного механизма.

Целью устройства является повышение кайества регулирования привода при в@соком быстродействии на низких скоростях и увеличение степени помехозащищенности привода.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод постоянного тока, содержащий узел сравнения сигналов задания и датчика обратной связи по скорости, усилитель с корректирующими связями (регулятор скорости) формирователь импульсов

661704

Формула изобретения

5 управления, силовой импульсный преобразователь, двигатель с тахогенератором, индикатор импульсов управления введены ключ, элемент И, релейный элемент с зоной нечувствительности и однополярным выходом, делитель напряжения, усилитель с насыщением, вход которого подключен к источнику сигнала задания, а выход через делитель напряжения и ключ соединен со входом усилителя с корректирующими связями и через релейный элемент с зоной нечувствительности и однополярным выходом со входом элемента И, второй вход которого подключен к индикатору импульсов управления, а выход — к управляющей цепи ключа.

На фиг. 1 показана схема электропри- 15 вода постоянного тока; на фиг. 2 — электроузел сравнения.

Электропривод постоянного тока содержит основной (промежуточный} усилитель

1 с корректирующими связями (регулятор скорости), формирователь 2 импульсов 2О управления, силовой импульсный преобразователь 3, двигатель 4, тахогенератор 5, дополнительный усилитель б с насыщением, делитель напряжения 7, релейный элемент

8 с зоной нечувствительности и однополярным выходом, ключ 9, элемент И 10, индикатор 11 импульсов управления, узел сравнения 12.

На фиг. 2 узел сравнения 12 выполнен как устройство параллельного сложения сигналов напряжения U р и напряжения та- 30 хогенератора U r.

Электропривод работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 9 разомкнут, на выходе 8 при отсутствии сигнала — «О», на выходе 11 при отсутствии сигнала — «1», 35 на выходе элемента 10 сигнал — «О», соответствующий разомкнутому состоянию ключа 9. Напряжение задания подают на вход привода, одновременно оно поступает на вход дополнительного усилителя 6 и на 4О вход регулятора скорости через резисторы

Ri, R2. если во входных цепях привода отсутствуют инерционные звенья. Коэффициент усиления дополнительного усилителя 6 таков, что при минимальной величине сигнала на входе привода на выходе его сиг- 45 нал больше зоны нечувствительности элемента 8, после срабатывания которого на выходе элемента 10 появляется сигнал «1», соответствующий замкнутому состоянию ключа 9.

Замкнутое состояние ключа переводит вспомогательный усилитель 6 в релейный режим, поскольку он оказывается охвачен положительной обратной связью через резисторы Ri, К, ключ 9, делитель напряжения 7. На выходе усилителя б устанавливается постоянная величина напряжения, 6

Величина напряжения, подаваемая на вход усилителя 1, с делителя 7 определяет характер протекания переходного процесса на выходе усилителя 1 — величину скачка напряжения U и темп нарастания напряжения после скачка. После достижения напряжением на выходе усилителя 1 напряжения, равного зоне нечувствительности формирователя импульсов управления 2, на

его выходе появляются импульсы управления.

Появление импульсов на выходе индикатора 11 приводит к появлению на его выходе сигнала «О» и сигнала «О» на выходе элемента И и, следовательно, к размыканию ключа 9. После размыкания ключа 9 состояние системы привода определяют параметры регулятора скорости 1.

Данный электропривод постоянного тока выгодно отличается от известного, так как позволяет получать на малых скоростях характер протекания переходного процесса усилителя с корректирующими связями и .,привода в целом независимо от величины сигнала на входе привода. Нужный характер переходной характеристики усилителя с корректирующими связями может быть легко получен изменением соотношения делителя 7. Например, величина скачка напряжения на выходе усилителя 1 с помощью делителя 7 может быть подобрана равной зоне нечувствительности формирователя импульсов. При этом во всем диапазоне скоростей время запаздывания сигнала будет равно нулю. Делителем 7 можно осуществить также перекомпенсацию зоны нечувствительности. При отсутствии нагрузки на валу двигателя будет наблюдаться перерегулирование скорости двигателя, а при наличии нагрузки уменьшение времени запаздывания обусловлено нарастанием тока до значения тока трогания. Привод имеет более высокую степень помехозащищенности при нулевом сигнале задания, которая обеспечивается отсутствием дополнительного усилителя в основном контуре регулирования.

В настоящее время изобретение внедряется в разрабатываемой новой гамме электроприводов типа ЭТШУ с тиристорным широтно-импульсным преобразователем с диапазоном регулирования скорости 1:10000.

Электропривод постоянного тока, содержащий последовательно включенные узел сравнения сигналов задания и обратной связи по скорости, усилитель с корректирующими связями, формирователь импульсов управления, силовой импульсный преобразователь и двигатель, а также индикатор импульравная напряжению насыщения, часть этого напряжения с делителя 7 подается на вход усилителя 1. сов управления, подключенный входом к выходу формирователя импульсов, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения ка66!704

Фиг. /

Фиг. 2

Составитель В. Кузнецова

Редактор В. Фельдман Техред О. Луговая Корректор М. Пожо

Заказ 2504/60 Тираж 856 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открнтий

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

Филиал ППП а nàòåíò», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 чества переходных характеристик привода при высоком быстродействии на низких скоростях и повышения степени помехозащищенности, в него введены ключ, элементы И, релейный элемент с зоной нечувствительности и однополярным выходом, делитель напряжения, усилитель с насыщением, вход которого подключен к источнику сигнала задания, а выход через делитель напряжения и ключ соединен со входом усилителя с корректирующими связями и через релей8 ный элемент с зоной нечувствительности и однополярным выходом со входом элемента И, второй вход которого подключен к индикатору импульсов управления, а выход— к управляющей цепи ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3458791, кл. 318 — 327, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 511661, кл. Н 02 P 5/16, 1974.