Устройство для демпфирования колебаний в электроприводе с упругой связью между двигателем и механизмом

 

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свин-ву— (22) Заявлено 16,,03.77(21) 2463264/24-07

Но О W06

Йеуаарствввиый кастет (23) Приоритет

Опубликовано 25,05,80. Бюллетень,% 18 (53) Уй К 621.316. .." 18.5(088.8) Дата опубликования описания 30.05,80 (72) Автор изобретения

Bà Яв Ткаченко

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт имени В. В. Куйбышева (iI) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДХИ ДЕМПФИРОВАНИЯ КОЛЕБАЯИЙ

В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С УПРУГОЙ СВЯЗЬЮ МЕЖДУ

ДВИГАТЕЛЕМ И МЕХАНИЗМОМ

Изобретение относится к области управления злектроприводаьпт постояпнсГО тока с pB õçoísûì регулированием скорости и нежесткой кинематической передачей к механизму, при наличии которой в злектроприводе могут возникать колебания, приводяшие к значительным нагрузкам в механизме.

Известно устройство для демпфирования колебаний в злектроприводе с упругой связью, выполненным по системе подчиненного регулирования с последовательно включенными регуляторами частоты вращения и тока якоря двигателя.

Это устройство включает блок демцфиро15 ванин, включенный между выходом датчика тока и входом регулятора тока. и обр зуюшнй гнбкул обратную связь по току якоря двигателя (1).

Недостаточная эффективность зтого устройства определяется тем, что колебания тока якоря двигателя из-за инерцион ности двигателя имеют отставание по фазе от колебаний нагрузок в уп}другой кине мзтг вской передаче. Кроме того, гибкач .обратная связь по току якоря двигателя увели гнвает длитжтьность процесса управления и перерегулирования частоты врашения двигателя.

Наибопее близким к предлагаемому по т пической суиности и достигаемому результату является устройство для демпфирования колебаний в злектроприводе с регулируемыми преобразователями в цепи якоря и в цепи возбуждения двигателя, Q также с задpp;KQhBOA отрицательной обратной связью по току якоря с датчиком зтого тока.

Зто устройст;-зо содержит резонансный контур, включавший нерегулируемую индуктивность и якорь серводвигателя постоянного тока, обмотка возбуждения которого включена последовательно в цепь возбуждения двигателя 2).

Устройство обеспечивает демпфирование кслебаний уменьшением действия отрицательной обратной связи потоку в зоне

10 резонансной частоты, изменяемой в фуш ции вапичины магнитного потока двигателя. Однако эффективность действия этого устройства ограничена тем, что, вопервых, колебания тока вследствие инерционности двигателя отличаются от колебаний момента упругой связи, и, всвторых, устройство не осушествляет д.емпфируюшего действия вне зоны действия токовой отсечки.

11ель изобретения — увеличение эффективности демпфирования колебаний в диапазоне высоких частот.

Зто достигается тем,чтовустройство для демпфирования колебаний в электро- 15 приводе с упругой связью между двигателем и механизмом и регулируемыми преобразователями в цепи якоря и в цепи возбуждения двигателя, содержашем датчик тока якоря двигателя, допопнитель- 20 но введены датчик магнитного потока двигателя и последовательно включенные блок перемножения, блок суммирования с подключенным к нему источником сигнала, пропорционального моменту сопротивления механизма, динамическое звено с передаточной функцией

Р (Ф а, Р

30 где g> — собственная частота недемпфированных механических колебаний, и операционный усилитель, на входе которого включен нелинейный элемент, имеюший параболическую .характеристику. При

35 этом ко входам блока перемножения подключены выходы датчиков тока якоря и магнитного потока двигателя, г выход операционного усилителя соединен со входом одного из регулируемых преобра40 зователей.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — пример выполнения входяшего в это устройство динамич еского звена.

Двигатель 1 электропривода через упругую связь 2 соединен с механизмом

3. В цепь якоря двигателя включен регулируемый преобразователь 4 с системой управления, а в цепь возбуждения дви50 гателя включен регулируемый преобразователь 5 с системой управления. Выходы датчиков тока якоря 6 и магнитного потока 7 двигателя подключены к двум входам блока перемножения 8, выход ко55 торого через блок суммирования 9, динамическое звено 10, нелинейный элемент

11 и операционный усилитель 12 соединен со входом регулируемого преобразователя 5 в цепи возбуждения двигателя.

Ко входу блока суммирования 9 подкл рчен также источник 13 сигнала, пропорциОнального ь оментy сопРотивлениЯ Ис механизма 3.

Передаточная функция динамического звена 10 в соответствии с указанным выше условием равна ю(. ю — собственная частота недемпфированных механических колебаний.

Выбрав величину равной где а коэффициенты усиления блока суммирования 9 по входу, подключенному к выходу блока перемножения 8, (авным к,= л () и по входу, к которому подключен источник сигнала, пропорционального моменту сопротивления М с, равным гд,3 — моменты инерции двигателя

1 и механизма 3, С, — жесткость упругой связи 2 1 получаем на выходе динамического звена сигнал, пропорциональный скорости изменения момента М в упругой свяY зи

1. 2.

Устройство работает следующим образом. где Л сР— ток якоря и магнитный поток

t двигателя, С вЂ” коэффициент пропорциональности.

Один из возможных вариантов реализации динамического звена 10 на операционном усилителе (фиг. 2) который обеспечивает получение передаточной функции (1) с учетом выражения (2) при выборе его параметров в соответствии с условием

5 73631

При возникновении колебаний момента

М> в упрут ой связи электропривода на выходе динамического звена 10 появляет ся сигнал, пропорциональный скорости изменения этого момента. Этот сигнал через операционный усилитель 12 с нелинейным элементом 11 на его входе поступает на регулируемый преобразователь

5 в цепи возбуждения двигателя, обеспечивая эффективное демпфирование колеба- М ний.

Выход операционного усилителя 12 может быть подключен также на вход регулируемого преобразователя 4 в цепи якоря двигателя 1 (на фиг. 1 показано пунктиром), что увеличивает эффективность демпфирования.

Устройство целесообразно применять для электроприводов, в которых момент сопротивления механизма либо известен, 26 либо может быть измерен, либо он значительно меньше момента двигателя (например, электроприводы испытательных стендов, механизм перемещения рабочих органов станков, орудий и телескопов, механизмов горизонтального перемещения грузов).

При этом эффективность демпфирования колебаний увеличивается, во-первых, изза осутцествления воздействия на регули- ЗО руемый преобразователь непосредственно в функции скорости изменения момента в упругой связи, а не тока якоря, во вторых, из-за осуществления демпфируюшего воздействия в любом режиме, а не 35 только в зоне действия токовой отсечки, в третьих, благодаря введению в цепь демпфируюшего сигнала нелинейного элемента (с увеличением скорости колебаний быстрее возрастает величина демпфи- 40 руюшего сигнала). Благодаря этому повьппается надежность электропривода и точность управления.

Формула изобретения

Устройство для демпфирования колебаний в электроприводе с упругой связью между двигателем и механизмом и регулируемыми преобразователями в цепи якоря и в цепи возбуждения двигателя, содержащее датчик тока якоря двигате ля, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения эффективности демпфирования колебаний в диапазоне высоких частот, в него дополнительно введены датчик магнитного потока двигателя и последовательно включенные блок перемножения, блок суммирования с подключенным к нему источником сигнала, пропорционального моменту сопротивления механизма, динамическое звено с передаточной функцией 1Щр) =-, — -, где

Р сообственная частота недемпфированных механических колебаний, и операционный усилитель, на входе которого включен нелинейный элемент, имеющий параболическую характеристику, при этом ко входам блока перемножения подключены выходы датчиков тока якоря и магнитного потока двигателя, а выход операционного усилителя соединен со входом одного из регулируемых преобразователей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сб. "Электротехническая промышленность", Сер. "Электропривод", М., Информэлектро, 1975, вып. 6 (41) с. 5-7.

2, Авторское свидетельство СССР

¹ 376861, кл. Н 02 P 5/06, 1971.!,опт аеител Д, Yi,p .ý яеы ее а

Редактор Н. Воликова ""-"ред . Пеиаиокаи QQppQKjQP

Заказ 2443/45 Тирмк 7с3 1.Ьдииг еое

ЦЯЩЩ ооудар иеицо, ко тета по делам изябреГянии и открькуи33

113Î35, Москва, Ж-25.,- Раушская иаб., д.. 4/Г:, Филиал ППИ Иатент"„г. Ухтород„ул, .:.роектиая, 4