Эксцентриковый электропривод

 

1 11 769693

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.09.78 (21) 2666950/24-07 с присоединением заявки Ке (51) М Кч 3

Н 02Р 5/06 (53) УДК 62-83: 621. .313.2: 621. .316.718 (088.8) (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень Хе 37 по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ш. М. Марголин и А. М. Сокольский

Государственный ордена Ленина союзный институт по проектированию металлургических заводов «Гипромез> (54) ЭКСЦЕНТРИ КО государствеикый комитет (23) 1|риоритет

Изобретение относится к электроприводам с регулируемой частотой вращения для механизмов с пульсирующей нагрузкой на валу, содержащим контур регулирования тока якоря, в частности к электроприводам кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок из черных и цветных металлов.

Известен эксцентриковый электропривод, содержащий двигатель постоянного тока, питающийся от генератора, и сельсинный преобразователь углового пути эксцентрика в гармонический сигнал, выход которого соединен с цепью регулирования напряжения генератора (1).

Недостаток данного электропривода заключается в том, что в нем не обеспечивается форсированный пуск с постоянным ускорением, особенно в безредукторном варианте привода.

Соответственно и замедление при торможении не является постоянным. Это приводит к снижению производительности механизмов, понижению точности их автоматического позиционирования, а в ряде случаев к ухудшению качества изделий (например, слитков, формирующихся из жидкого металла в кристаллизаторах МНЛЗ с эксцентриковым приводом) .

В известном электроприводе в кривой

ВЪ|Й ЭЛEКТРОПPИВОД & : | -Т- g а

= .;. "(=,1

2 напряжения генератора формируется лишь гармоническая составляющая, что решает задачу стабилизации частоты вращения двигателя в квазиустановившемся процессе, но не может обеспечить постоянного ускорения при форсированном пуске.

Из известных систем электропривода эксцентриковых механизмов наиболее близким по технической сущности является

10 электропривод, содержащий вентильный преобразователь, двигатель постоянного тока, подключенный к указанному преобразователю, механическую передачу с эксцентриком, систему подчиненного регулирова15 ния с регуляторами частоты вращения и тока якоря, задатчиком частоты вращения, датчиками тока и частоты вращения и преобразователем угла поворота эксцентрика в гармонический сигнал, выход которого

20 связан со входом регулятора тока (2).

В этом электроприводе путем формирования гармонической составляющей момента двигателя обеспечивается стабилизация частоты вращения. Недостатками указанно25 го электропривода являются непостоянные значения ускорения и замедления. Их величина зависит от угловой координаты эксцентрика, которая неопределенна; часто величины ускорения и замедления являются

30 недостаточными, 769693

Это приводит к снижению производительности механизмов, работающих в напря>кенном повторно-кратковременном режиме (например, манипуляторов, промышленных роботов, вспомогательных прокатных механизмов), понижению точности автоматической остановки в заданных положениях, а в ряде случаев — к снижению качества изделий (например, литых слябов).

Цель изобретения — повышение производительности механизма и точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в эксцентриковый электропривод, содержащий вентильный преобразователь, к которому подключен электродвигатель постоянного тока, вал которого посредством механической передачи с эксцентриком соединен с механизмом, систему управления, состоящую из регуляторов частоты вращения и тока якоря, подключенные ко входам соответствующих регуляторов, задатчик и датчик частоты вращения и датчик тока якоря, соединенный со входом регулятора тока якоря, преобразователь угла поворота эксцентрика в гармонический сигнал, введены компаратор и цепь из последовательно соединенных блока возведения в квадрат и коммутирующего элемента, включенную между выходом преобразователя угла поворота эксцентрика в гармонический сигнал и входом регулятора тока, при этом входы компаратора соединены с задатчиком и датчиком частоты вращения, а выход — с управляющим входом коммутирующего элемента.

На чертеже изображена принципиальная схема эксцентрикового электропривода.

Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к тиристорному преобразователю 2.

С валом электродвигателя 1 связан непосредственно или через редуктор эксцентрик 3 кинематической передачи к рабочему механизму 4 (например, к кристаллизатору машины непрерывного литья стальных заготовок) .

С валом эксцентрика 3 соединен сельсин-датчик 5, трехфазная обмотка которого подключена к аналогичной обмотке ссльсина-приемника 6. На валу сельсинаприемника б установлена рукоятка 7. Одпофазная оомотка сельспна 6 подключена ко входу фазочувствительпого усилителя 8 (демодулятора). Элементы схемы 5 — 8 образуют преобразователь угла поворота эксцентрика 3 в гармонический сигнал, частота которого равна частоте вращения эксцентрика.

Тиристорный преобразователь 2 имеет систему подчиненного регулирования с регулятором 9 частоты вращения и регулятором 10 тока. Ко входу регулятора 9 подключен задатчик 11 частоты вращения и выход датчика 12 частоты вращения, свя5

Зо

65 занного с измерителем 13 частоты вращения (например, тахогенератором), В цепи обратной связи регулятора частоты вращения включен узел ограничения 14.

Регулятор 10 имеет четыре входа, к которым подключены выходные цепи регулятора 9, фазочувствительного усилителя 8, цепь из последовательно включенных коммутирующего элемента 15 и блока 16 возведения в квадрат, подключенного к фазочувствительному усилителю 8, и выход датчика 17 тока, соединенного с измерителем

18 тока якоря.

Цепь управления коммутирующего элемента 15 (например, полевого транзистора или герконового реле) соединена с выходом компаратора 19, входы которого связаны с задатчиком 11 и датчиком 12.

Электропривод работает следующим образом.

После перевода рукоятки задатчика 11 из нулевого положения подается напряжение на вход регулятора 8 и первый вход компаратора 19. До появления равного напряжения на втором входе компаратора 19 на его выходе сигнал отсутствует, и коммутирующий элемент 15 подключается к входу регулятора 10 и к выходу блока 16.

После подачи напряжения U,, появляется напряжение U,„„на входе регулятора 10,и его выходное напряжение воздействует на систему фазового управления тиристорного преобразователя 2, питающего электродвигатель 1. Начинает вращаться вал эксцентрика 3, приводящего в возвратно-поступательное движение рабочий механизм

4. При вращении сельсина-датчика 5 на однофазной обмотке сельсина-приемника 6 появляется напряжение

U,„= U sin >t cos Qt, где U — амплитуда напряжения; а = 2-,.(;

f — частота питающей сети.

На выходе демодулятора 8 возникает напряжение

U,„= U,„, sin Qt (необходимая фаза устанавливается поворотом рукоятки 7) .

По первому, второму и третьему входам регулятора тока 10, имеющим независимо регулируемые коэффициенты усиления (т. е. разные резисторы во входных цепях), подаются сигналы, пропорциональные соответственно: по 1-му входу: N„+ I„„, по 2-му входу: М,sinQt, по 3-му входу: У„еА sin Qt (выходной сигнал демодулятора 8

U „, з1п Qt возводится в квадрат блоком 16).

Сигнал по 1-му входу создает постоянную составляющую момента электродвигателя 1, которая преодолевает постоянную

769693

50 составляющую статического момента М и, кроме того, создает ускорение в постоянной части момента инерции 1„, Сигнал по 2-му входу формирует, как и в прототипе, гармоническую составляющую момента электродвигателя 1, компенсирующую гармоническую составляющую момента нагрузки на валу.

Сигнал по 3-му входу формирует в кривой момента электродвигателя 1 переменную составляющую, создающую заданное постоянное ускорение е переменной части маховых масс.

Узел ограничения 14 ограничивает прп пуске задающее напряжение U„„на уровне, соответствующем заданной величине в.

Обратные связи по частоте вращения и току якоря подаются на входы регуляторов

9 и 10 соответственно от тахогенератора 13 (через датчик частоты вращения 12) и измерителя тока 18 (через датчик тока 17).

В конце пуска, когда напряжение на втором входе компаратора 19 сравняется с задающим напряжением К, на его первом входе, появляется выходной сигнал, отключающий коммутирующий элемент 15.

Одновременно становятся равными напряжения U>,, и U<, на входах регулятора частоты вращения 9, в результате чего он выходит из режима ограничения и его выходное напряжение уменьшается до величины, соответствующей М (в=О).

На второй вход регулятора тока 10 попрежнему подается сигнал, пропорциональный М,э1п Qt для компенсации пульсаций статического момента и, соответственно, стабилизации частоты вращения двигателя.

В установившемся режиме динамический момент равен нулю (момент двигателя равен моменту нагрузки на его валу), поэтому a = йа/Ю = 0 при любом У, .

Аналогично работают элементы схемы и при торможении, обеспечивая замедление двигателя с заданной постоянной производной частоты вращения по времени

И(0

: — е.

Система регулирования может быть выполнена с параллельной коррекцией: преобразователь угла поворота эксцентрика в синусоидальный сигнал может быть выполнен на аппаратах другого типа (напри5

45 мер, вращающихся трансформаторах и т. п.) ..

Преимущества данного электропривода заключаются в повышении производительности механизмов за счет форсированного пуска и замедления, увеличения точности пх позиционирования благодаря монотонному характеру процесса замедления, удлинении срока службы механизмов ввиду устранения ударов в люфтах, и в ряде случаев в повышении качества изделий (например, слитков на машинах непрерывного литьяс эксцентриковым приводом кристаллизатора благодаря созданию неизменных динамических усилий, передаваемых на «корку»-обо 7очку кристалл изующегося слитка) .

Формула изобретения

Эксцентрпковый электропрпвод, содержащий вентпльный преобразователь, к которому подключен электродвигатель постоянного тока, вал которого посредством механической передачи с эксцентриком соединен с механизмом, систему управления, состоящую пз регуляторов частоты вращения и тока якоря, подключенные ко входам соответствующих регуляторов задатчик и датчик частоты вращения и датчик тока якоря, соединенный со входом регулятора тока якоря, преобразователь угла поворота эксцентрика в гармонический сигнал, отлича ющпйся тем, что, с целью повышения производительности механизма и точности регулирования, в него введены компаратор и цепь пз последовательно соединенных блока возведения в квадрат и коммутирующего элемента, включенная между выходом преобразователя угла поворота эксцентрика в гармонический сигнал и входом регулятора тока, при этом входы компаратора соединены с задатчиком и датчиком частоты вращения, а выход — с управляющим входом коммутирующего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Лп 355842, кл, В 22D 11/12, 1968.

2. Патент CIIIA Ло 3671828, кл .318 — 164/

/Н02Р 5/06/, 1970 (прототип).

769693

Составитель В. Кузнецова

Техред В. Серякова Корректор 3. Тарасова

Редактор С. Титова

Заказ 2267/18 Изд. Ке 527 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2