Электропривод постоянного тока с минимизацией потерь в двигателе

 

ОП ИСАНИЕ <,758447

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕРЬСТВУ

Союз Сонетскик

Соцмалистическик

Республик (61) Дополнительное к ант. свил-ey p 663052 (22) Заявлено 05.12,77 (21) 2550836/24 — 07 (5 I ) M. Кл.

Н 02 Р 5 06 с присоединением заявки J%

Гасударственный камитет (23) Приоритет па делам изобретений н аткрытнй

Опубликовано 23.08 80 Бв1летень №31

Дата опубликования описания 23.08.80 (53) УДК 621316. .718.5 (088.8) (72) Авторы . изобретения

В. Л. Кацевич и А. А. Никольский

Московский ордена Ленина энергетический институт (7I) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С МИНИМИЗАПИЕЙ

ПОТЕРЬ В ДВИГАТЕЛЕ где м

Ч

Rp—

c(4. Изобретение относится к регулируемому электроприводу постоянного тока и может быть использовано в электроприводах различных машин и механизмом, например в электроприводах прокатных станов, в судовых, транспортных электроприводах, и является усовершенствованием известного злектропривода, описанного в авт.св. N 663052.

В основном авт.св. ло 663052 описан электропривод постоянного тока, в котором за IO счет поддержания оптимального соотношения между током в якорной цепи и потоком возбуждения обеспечивается минимизация потерь энергии в установившихся режимах и в переходных процессах. Известный электропри15 вод постоянного тока с минимизацией потерь в двигателе содержит датчики тока возбуждения и напряжения на якоре, последовательно соединенные датчик ск 1рости, функциональный преобразователь и блок перемножения с подклю20 ченным к его второму входу датчиком тока якоря, а также ре|улятор возбуждения, к входу которого подключен блок интегрирования с тремя входами, которые соединены соответственно с выходом блока перемножения, с выходом датчика напряжения на якоре и с выходом датчика тока возбуждения (1j ..

В этом электроприводе обеспечивается приближенное выполнение условия минимума потерь в двигателе

;-l тс Q(ui) Е сР— — (I R)=Q (>)

В и угловая скорость, с, ток в якорной цепи двигателя, А; внутреннее сопротивление якорной цепи двигателя, Ом; конструктивный коэффициент двигателя; поток возбуждения двигателя, Вб; переменный коэффициент, характеризующий зависимость потерь в стали от скорости потери в стали двигателя, Вт; ток возбуждения двигателя, А; сопротивление обмотки возбуждения двигателя, Ом.

758447

Как известно, величина энергии потерь, выделяющихся в двигателе в течение переходного про; цесса изменения скорости, существенно зависит от того, по какому закону осуществляется это изменение скорости во времени. Минимум энергии потерь В двигателе за время переходного процесса достигается, если при любой скорости и любом моменте статического сопротивления Я с на валу двигателя так выбирать значения тока в якорнои цепи и потока возбуждения двигателя (а значит, и момента, развиваемого двигателем), чтобы при выполнении условия (1) одновременно выполнялось следующее условие:

М ьрэ

"1 К 2.1RA ф де Ap «g 1Р Ф РС+1 R +ЬЯМЬАЫ

5ь а Ст 11 6

АР— механические потери в двигателе, Вт;

Меу, М вЂ” момент статического сопротивления

С. на валу двигателя, Нм.

В случае, если момент сопротивления М является известной функцией скорости, а также известны зависимости ьРЬ рх(ы), С Оз) и 7+(cp) уравнение (2) неявно определяет однозначную зависимость оптимального потока возбуждения % = -Р „ (иг), а уравнение опт опт. (1) определяет зависимость оптимального тока в якорной цепи от потока возбуждения опт= „, - Ч = опт М)Щ

Зная Мс(оз)> G (о), Ь мрА(из)дЕ(ср) и параметры двигателя по уравнению (3) можно рассчитать оптимальное значение тока, который должен протекать в якорной цепи двигателя в переходном процессе, как функцию скорости двигателя.

В описанном выше электроприводе в переходном процессе не обеспечивается автоматический выбор тока якоря и потока возбуждения в соответствии с условием (3), а следовательно, не обеспечивается автоматическое формирование оптимальной по минимуму энергии потерь диаграммы изменения скорости двигателя Вп Времени.

Целью изобретения является обеспечение автоматического формирования оптимальной по минимуму энергии потерь диаграммы изменения скорости двигателя во времени при известной зависимости момента сопротивления от скорости, Это достигается тем, что в электропривод по авт.св. No 663052, введены задатчик регулируемой интенсивности изменения скорости двигателя и последовательно соединенные нели нейный блок, предназначенный для воспроизведения гладкой монотонной функции скорости .(3), и блок интегрирования с двумя задатчика интенсивности.

Входами с ОГ1заниченисм Выходного сигнала, причем вход нелинейного блока соединен с датчиком скорости, второй вход блока интегрирОВания — с датчиком ТоК3 якоря, а ВыхОд интегратора включен на регулирующий вход

Такое выполнение электропривода позволяет в переходных процессах при известной зависимости момента статического сопротивления от скоРости МС(1Ц фоРмиРовать оптимальнУю по минимуму энергии потерь диаграмму изменения скорости двигателя во времени, На фиг. 1 дана структурная схема предлагае. мого злектропривода; на фиг. 2 представлены соотношения между якорным током и потоком возбуждения; на фиг. 3 — нелинейные функции, воспроизводимые нелинейным блоком при различных зависимостях момента сопротивления от скорости.

На фиг. 1 даны следующие обозначения:

1 — датчик скорости; 2 — функциональный преобразователь; 3 — блок перемножения, 4 — блок интегрирования с тремя входами;

5 — регулятор возбуждения; 6 — датчик тока якоря, 7 — датчик тока возбуждения; 8— датчик напряжения на якоре; 9 — задатчик регулируемой интенсивности изменения скорости привода, 10 — блок интегрирования с двумя входами с ограничением выходного сигнала; 11 — нелинейный блок.

На фиг. 2 кривые 12 и 13 являются оптимальными по минимуму потерь в двигателе соотношениями между якорным током и потоком возбуждения, полученными из условия (1) при разных скоростях двигателя.

Кривые 14 и 15 аппроксимируют оптимальные зависимости (кривые 12 и 13) и представляют собой соотношения между током якоря и потоком возбуждения, которые имеют место в предлагаемом электроприводе при некотором выборе коэффициентов К„, Кч, К .

На фиг. 3 крйвые 16 и 17 представляют типичные функции скорости 1о„т(цз), воспроизводимые нелинейным блоком 11 для случаев постоянного момента сопротивления на валу 14 = co>&t и вентиляторного момента м = A. tu с о о т в е т с т в е н но, и полученных из в4 выражения (3) .

Предлагаемый электропривод содержит последовательно соединенные датчик скорости 1, функциональный преобразователь 2, блок перемножения 3, соединенный своим вторым входом с датчиком тока якоря 6, блок интегрирования 4 с тремя входами, подключенный первым входом к выходу блока перемножения

3, и регулятор возбуждения 5, а также задатчик регулируемой интенсивности изменения скорости привода 9 и последовательно соединенные нелинейный блок 11 и блок интегри-.

758447

30 ровзния l0 с двумя Bxollами и с ofpJHH÷åнисм выходного сигнала. Блок интегрирования 4 подключен своим вторым входом к выходу датчика 8 напряжения на якоре двигателя, а третий его вход связан с датчиком 7 тока возбуждения. Вход нелинейного блоки 11 соединен с датчиком скорости 1, второй вход блока интегрирования 10 соединен с датчиком тока якоря 6. а выход блока интегрирования

10 включен на регулирующий вход задатчика интенсивности 9.

Электропривод работает следующим образом.

Сигнал с датчика скорости 1 поступает на вход функционального преобразователя 2 и нелинейного блока 11. Сигнал с выхода нелинейного блока 1! суммируется на входе интегратора 10 с сигналом, пропорциональным току якоря, и поступаюшим от датчика тока якоря 6. Выходной сигнал блока интегрирования 10, поступая на регулируюший вход задатчика интенсивности 9, управляет изменением скорости привода в переходных процессах. Интегратор 10 для предотвращения накопления на его выходе больших сигналов в статичсских режимах должен быть снабжен ограничителем выходного сигнала. Блок перемножения 3 осущ ствляет непрерывное перемножение двух сигналов. — поступающего от датчика тока якоря 6 и поступающего от функционального преобразователя 2. На выходе блока перемножения 3 формируется сигнал, поступающий со знаком плюс и с коэффициентом К на первый вход блока интегрирования 4. На второй его вход со знаком минус и с коэффициентом К поступает с датчика 8 сигнал, пропорциональный напряжению, приложенному к якорю двигателя, а на третий его вход со знаком минус и с коэффициентом К> поступает сигнал, пропорциональный току возбуждения от датчика 7.

В предлагаемом злекгроприводе при соответствующем выборе коэффициентов К, К; К поддерживаются соотношения между током в якорной цепи и потоком возбуждения (кривые 14 и 15) весьма близкие к оптимальным (кривые 12 и 13), описываемым условием (1)

Благодаря введению в схему электропривода нелинейного блока 11, блока интегрирования

10 и регулируемого задзтчика интенсивности 9 в переходных процессах интенсивности изменения скорости двигателя автоматически

6 поддерживается такой, при которой будет иметь место выполнение условия (3) - 1 „,(з).g = 0 (ч)

Таким образом, в предлагаемом электроприводе при соответствуюшем выборе коэффициентов К1 — К поддерживается минимум энергии потерь в двигателе в установившихся режимах в соответствии с условием (1), а

10 также и в переходных процессах за счет автоматического формирования оптимальной диаграммы изменения скорости при одновременном выполнении условий (1) и (3).

В предлагаемом электроприводе, как пока15 зывают расчеты„энергия потерь, выделяющихся в переходных процессах, уменьшается на.

10 — 20% по сравнению со случаем, когда поток возбуждения в переходном процессе не регулируется. Уменьшение потерь приводит к у0 соответствующему уменьшению нагрева двигателя. Наибольший эффект может быть получен при использовании предлагаемого электропривода для механизмов с тяжелыми циклами работы. При этом может иметь место увели25 чения срока безотказной работы двигателя, а также увеличение производительности механизма на 10 — 29% за счет лучшего использования приводного двигателя по нагреву.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока с минимизацией потерь в двигателе по авт.св. Р 663052, отличающийся тем, что, с целью автоматического формирования оптимальной по минимуму энергии потерь диаграмм: изменения скорости двигателя во времени цри известной зависимости момента статического сопротивления от скорости, в него введены задатчик регулируемой интенсивности изменения скорости двигателя и последовательно соединенные нелинейный блок и блок интегрирования с.двумя входами с ограничением

4 выходного сигнала, причем- вход нелинейного блока соединен с датчиком скорости, второй вход блока интегрирования — с датчиком тока якоря, а выход блока интегрирования включен на регулирующий вход зздатчика интенсивности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 663052, кл. Н 02 P 5/06, 1977.

758447

es

Фиг. 5

Составитель В. Кузнецова

Техред Ж. Кастелевич

Корректор A. Гриценко

Редактор Т. Смирнова

Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5649/47

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4