Электропривод постоянного тока

 

Сою» Советскмк

Соцмалксткческик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (i ii 773880

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительнос к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.09,78 (21) 2664405/24-07 (5! )М. Кл.

Н 02 P 5/06 с присоединением заявки М—

Веударстееиимй комитет

СССР (23) Приоритет—

bio делам изобретений н открытий

Опубликовано 23.10.80, Бюллетень МЗ9 (53) УДК 62-83:

:621.314. .5(088.8) Дата опубликования описання 25.10.80 (72) Авторы изобретения

Е. А..Смотров и А. Б. Гудзенко

Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (УкрНИИСИП) (7!) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИБОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (e„, R, V 1 " м (C

Изобретение относится к электротехнике и .может быть использовано в широкОрегулируемых и следящих электроприводах постоянного тока. Известен.электропривод постоянного тока, содержащий последовательно соединенные узел сравнения, усилитель, двигатель, тахогенератор и дифференцирующее звено обратной связи по частоте вращения (1) .

Недостатком такого электропривода является повышенный уровень помех, вно.симый каналом обратной связи на сред° них и больших частотах вращения.

Известен также электропривод постоян15 ного тока с двухконтурной структурой, в которой контур тока подчинен контуру частоты вращения, содержащий последова« тельно соединенные узел сравнения, регу лятор частоты вращения, регулятор тока, 20 импульсный усилитель мощности, двигатель постоянного тока, тахогенератор, выход которого подсоединен к узлу срав« нения (2).

Недостатком такого электропривода является низкая жесткость механических характеристик и низкое быстродействие, в частности бопьшая длительность процесса реверса ттрн нагружении сухим трением, на инфранизких (менее 0,1 с ) частотах вращения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является электро привод постоянного тока, содержащий задатчик частоты вращения, регулятор частоты вращения с передаточной функцией

Фрц, регулятор тока с передаточной функцией К рт, усилитель мощности с передаточной функцией 1(„л,, датчик тока с коэффициентом 1(т, тахогенератор с коэффициентом Кт„, электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, который можно представить в виде звеньев, передаточные функции которых

Кт

" Э + — Xpò Чм

Я

Р 3 " (Tg P<4H g Р+4 } Г"g P } УИ" Pt4Â(È 3 773880 4 где Уэ - электромагнитная постоянная Частота вращения в изображениях по времени якорной цепи электро- Лапласу для замкнутой системы описыдвигателя; вается следующим равенством . Ч - электромеханическая постоян- 5 Ч 3и b(P г(з: ная времени двигателя; rqe 1 (0) - передаточяая функция замкнутой системы по управляюЙ - суммарное сопротивление якорЯ щему воздействию; ной цепи; VIg(P) - передаточная функция замкнутой системы по возмущающему воздействию;

gg - коэффициент пропорциональности (} (Я - задающий сигнал; между ЭДС, E и частотой 3!" .} (p} - возмущение по нагрузке. вращения Я, В двухконтурной системе с обратной

Е. 15 связью по току и пропорциональным реК(К гулятором тока передаточная функция по возмущению гдеТ 5 иТ - постоянные времени токового контура.

Недостатком данного электропривода является низкая жесткость механических характеристик и большая длительность процесса реверса при нагружении сухим трением на инфранизких частотах, .;обусловленная наличием слагаемого Ò я "ртцм)

jl в числителе передаточной функции W>(p).

Цель - повышение жесткости механических характеристик и быстродействия электропривода при малых частотах вра,щения.

Цель достигается тем, что в известный электропривод посточнного тока, содержащий последовательно соединенные задатчик частоты вращения, регулятор частоты вращения, регулятор тока, импульсный усилитель мощности, цвигатель постоянного тока, тахогенератор, выход которого подключен к регулятору частоты вращения, и датчик тока якоря, выход которого подключен ко входу регулятора тока, введены дифференцирующее звено обратной связи по частоте вращения, широтно-импульсный модулятор и переключающий элемент с йсполнительными цепями, включенными между выходами датчиков тока и дифференцирующего звена и входом регулятора тока, при этом диффе« ренцирующее звено подключено к тахогенератору, ко вхоцу широтно-имульсного модулятора подключен выход задатчика, а к его выходу - управляющий вход переключающего элемента.

Соответствующим расчетом параметров дифференцирующего звена обратной связи по частоте вращения обеспечивается равенство передаточных функцийф (р)

З0 для системы с жесткой обратной связью по току и для системы с гибкой обратной связью по частоте вращения. При этом 4g(p) в системе с гибкой обратной связью по частоте вращения получается существенно меньше из-за отсутствия в числик теле слагаемого" р ртд м, чем и доИ

40 стигается повышение жесткости механических характеристик и быстродействия на инфраниэких частотах вращения.

На чертеже приведена структурная схема предложенного электропривода по45 стоянного тока.

Электропривоц содержит зацатчик 1 частоты вращения, узел 2 сравнения, регулятор 3 частоты вращения, регулятор

4 тока, усилитель 5 мощности, датчик

6 тока, такогенератор 7 и электродви50 гатель 8 постоянного тока, условно представленный в виде звеньев, сумматора 9, апериодического звена с постоянной времени якорной цепи 10, второго сумматора 1 1, интегрирующего авена 1 2 с элект55 ромеханической постоянной времени, усилительного звена 13 с коэффициентом усиления> равным отношению противоЭДС двигателя к частоте вращения.

5 7738

Кроме того, электропривод содержит дифференцирующее звено 14, переключающий элемент 15 с исполнительными цепями для коммутации в противофазе выходов датчика тока и дифференцирующего звена со входом регулятора тока и широтно-импульсный модулятор 16.

Электропривод работает следующим образом.

При сигнале задатчика 1, меньшем зоны нечувствительности широтно-импульсного модулятора 16, ко входу регулятора 4 тока подключен выход дифференцирующего звена 14.

При сигнале задатчика 1, соответствующем скважности модулятора 16, равной 1, на вход регулятора 4 тока поступает сигнал с выхода датчика 6 тока, т. е. имеет место рассмотренная выше система с жесткой отрицательной обратной связью по току.

При скважности модулятора, меньшей

1, но большей О, происходит поочередное подключение выхоцов цатчика тока 6 и дифференцирующего звена 14 ко входу регулятора 4 тока. Величина зоны нечувствительности и зоны регулирования модулятора 16 определяется уровнем помехозащищенности основного канала, так как с увеличением частоты вращения в системе с гибкой связью по частоте вращения увеличивается уровень помех, вносимых в основной канал трактом обратной связи.

Поскольку в момент переключения узла 15 возникает бросок тока якоря вследствие различия передаточных функций по возмущению при разных видах обратной связи, переключение производится широтно-импульсным модулятором с высокой частотой модуляции и с плавным измене80 6 нием скважности в функции сигнала задатI чика.

Формула изобретения.

Электропривоц постоянного тока, содержащий последовательно соединенные зацатчик частоты вращения, регулятор частоты вращения и регулятор тока с подключенными к их входам соответственно датчиками частоты вращения и тока, импульсный усилитель мощности и электродвигатель постоянного тока о т л ич а ю шийся тем, что с целью по1 вышения жесткости механических характеристик и быстродействия электропривоца, в него введены цифференцирующее звено, широтно-импульсный модулятор и переключающий элемент, исполнительные цепи которого включены между входом регулятора тока и выходами датчика тока и цифференцирующего звена, которое подключено к цатчику частоты вращения, при этом вход широтно-импульсного модулятора подключен к выходу задатчика, а выход — к управляющему входу переключающего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электромашинные средства автоматики. Под ред. Ю. К. Васильева, Киев, 1975, с. 69-74, рис. в.

2. Лебедев E. Д и др. Унифицированные блочные системы регулирования электроприводов. Информстандартэлектро, 1 967.

3. Динамика вентильного электрспривода постоянного тока. Поц ред.

A. Q. Поздеева, М., "Энергия, 1 975, с. 125.

773880

Составитель B. Кузнецова

Техред С.Мигунова Корректор M. Демчик

Редактор И. Ковальчук

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7527/77 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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