Электропривод постоянного тока

 

(i 118I l47 !

ОП ИГРАНИ Е

ИЗОБ ЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Расиублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.04.79 (21) 2756340/24-07 с присоединением заявки № 2756341/07 (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (51) М.К .

Н 02Р 5/ 06

Гасударственный комитет (53) УДК 621.316.718 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В. Калюжный, С. Г. Обухов и Ю. П. Самчелеаи

Коммунарский горно-металлургический институт (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано в реверсивных быстродействующих электроприводах постоянного тока, предназначенных для различных механизмов. 5

Известен электропривод постоянного тока с двигателем независимого возбуждения, якорь которого подключен к трехфазной сети через индуктивно-емкостный преобразователь, трансформатор и неуправляемый lp выпрямитель, а управление и регулирование осуществляется по цепи возбуждения

М.

Недостатком этого электропривода является низкое быстродействие его при отра- 15 ботке управляющих и возмущающих воздействий из-за относительно большой постоянной времени цепи обмотки возбуждения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод постоянного тока, содержащий двигатель независимого возбуждения, якорь которого подключен к сети переменного тока через два встречнопараллельных тиристорных моста, входы которых подсоединены через согласующий трансформатор к трехфазному индуктивноемкостному преобразователю, релейный элемент, вход которого соединен с выходом ЗО сумматора, к одному входу последнего подключен источник задающего напряжения, а к другому — тахогенератор, вал которого сочленен с валом двигателя (21.

Недостатком этого электропривода является то, что торможение двигателя не может производиться с возвратом накопленной кинетической энергии в сеть, так как при торможении выход индуктивно-емкостного преобразователя, а следовательно и сеть, закорочен, т. е. торможение двигателя не может быть рекуперативным, а осуществляется только на выбеге.

Целью изобретения является улучшение динамических показателей электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены токовые нуль-органы, блок синхронизации с тремя выходами, блок ввода — вывода, датчик наличия и направления вращения, источник пускового сигнала, логический распределитель, согласующие элементы и три датчика тока, включенные по одному в линейные провода между выходом согласующего трансформатора и входом двух встречно-параллельных тиристорных мостов, при этом выход каждого из датчиков соединен с двумя разнополярными по входу токовыми нульорганами, выходы которых заведены на блок синхронизации, а выходы блока син811471

65 хронизации подключены к входам логического распределителя, к другим входам которого подключены выходы релейного элемента, источника пускового сигнала и по два выхода с блока ввода — вывода и с датчика наличия и направления вращения, причем вход блока ввода — вывода подключен к выходу источника задающего напряжения, вход датчика наличия и направления вращения подключен к тахогенератору, а каждый из выходов логического распределителя связан через согласующий элемент с соответствующим тиристором встречно-параллельных мостов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит двигатель 1 незасимого возбуждения, якорь которого подключен к сети переменного тока через два встречно-параллельных моста 2 и 3, вход которых подсоединен через согласующий трансформатор 4 к трехфазному индуктивно-емкостному преобразователю 5; релейный элемент 6, вход которого соединен с выходом сумматора 7, к одному выходу последнего подключен источник задающего напряжения 8, а к другому — тахогенератор 9; три датчика 10 — 12 тока, включенные по одному в линейные провода между выходом согласующего трансформатора 4 и входом двух встречно-параллельных тиристорных мостов.

Выход каждого из датчиков 10 — 12 соединен с токовыми нуль-органами 13 — 18, выходы которых заведены на блок 19 синхронизации, а выходы последнего подключены к входам логического распределителя

20, к другим входам которого подключены выходы релейного элемента 6, источник 21 пускового сигнала и по два выхода с блока

22 ввода — вывода и с датчика 23 наличия и направления вращения, а выходы логического распределителя — через согласующие элементы 24 — 35.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал обратной связи по скорости U» снимается с тахогенератора 9 и подается на элемент 7 сравнения (сумматор), куда также поступает аналоговый сигнал от источника 8, задающего напряжения U„. Сигнал с выхода сумматора 7 AU поступает на вход релейного элемента 6. Датчик наличия и направления вращения представляет собой два разнополярных по входу нульоргана, реагирующих соответственно на положительное и отрицательное напряжения, поступающие с тахогенератора 9. Датчик

23 вырабатывает сигналы К и R, комбинация которых в соответствии с табл. 1 позволяет контролировать как вращение двигателя, так и направление этого вращения.

Зо

Блок 22 ввода предназначен для преобразования аналогового сигнала U, в сигналы, И и N, при помощи которых закодированы внешние команды управления в соответствии с табл. 2.

Таблица 1

Режим работы привода

Вращен:ie вперед

Нулевая скорость

Вращение назад

Таблица 2

Внешние команды управления

„Вперед"

„Стоп

„Назад"

Блок 20 является логическим распределителем и представляет собой комбинационную логическую схему, вырабатывающую выходные сигналы W — W6 и W — W6, подаваемые через согласующие элементы 24—

35 на управляющие электроды соответствующих тиристоров. Минимизированные логиче кпе уравнения выходных сигналов распре лптеля 20 имеют вид:

У, = Х,Ж(МК1/К®

W, = Х, Р (МК /Р /21;/Р

W, = Х,N (МК \/ К ) w, = õ, н(МК,/р,/2,/Р

+s — Хл (+ \/ +R) W, = Х, Р (МК,/Р,/21Ц Р

Wi = Х, (М (NR / К) \/ 2) \/ P

111 2 — h 2М (Ю \ KR) Wç — Х, 1М (Н1т, \/ К) / 2) / Р

w„ х,м (ЛЧ 1,/ Кж ю; = х, 1м(ХК /К) /2" /P и 6: ХзМ (NP y WR) В этих уравнениях Х,, Ха, Хз — сигналы синхронизации, реализуемые блоком 20

811471 синхронизации в соответствии с уравнениями;

Х,=AD; Х,=CF; Х,=BE.

Временные диаграммы, иллюстрирующие выделение сигналов Х вЂ” Х,, приведены на фиг. 2, где относительно фазных напряжений вторичной обмотки трансформатора U„

U, и U, изображены выходные сигналы токовых нуль-органов 13 — 18 (А, В, С, D, Е, F) для случая, когда ток проводит каждый вентиль в течение 120 эл. град. Для возможности формирования сигналов синхронизации Х вЂ” Хг при угле проводимости, равном 180 эл. град., что наблюдается при закороченном выходе индуктивно-емкостного преобразователя, токовые нуль-органы

13 — 18 должны иметь искусственную зону нечувствительности, составляющую не менее 1 — 2 эл. град. Основное назначение сигналов Х,— Х, состоит в обязательном отпирании всех вентилей — в точках естественного открывания для обеспечения непрерывного потребления тока индуктивно-емкостного преобразователя.

Перед подключением токопараметрического преобразователя к сети на распределитель 20 подается одноразовый кратковременный пусковой сигнал P от источника 21, который после подключения преобразователя через 50 — 100 мс может быть снят, так как устройство начнет управляться сигналами, поступающими с токовых нуль-органов.

Если внешняя команда управления была

«Стоп», то распределитель 20 импульсов обеспечит работу вентилей анодной группы (Уг, Р»; Ve) моста 2 и вентилей катодной группы (V 1, 1"г, 1" ) моста 3. При включении упомянутых вентилей образуются короткозамкнутые контуры, благодаря которым произойдет закорачивание выхода индуктивно-емкостного преобразователя и создание режима холостого хода нагрузки двигателя, когда ток в якоре отсутствует.

По команде «Пуск вперед» появляется аналоговый сигнал напряжения задания скорости U,„à также сигналы М= l и iV=0.

Сигналом U, релейный элемент 6 устанавливается в состояние, при котором на его выходе вырабатывается сигнал Z=O. При такой комбинации сигналов М, У и Z распределитель импульсов выдает сигналы управления лишь на вентили моста 2, при этом указанный мост начинает работать в выпрямительном режиме и создает в якоре двигателя ток положительной полярности, равный, например, 2, 5 4„(4, — номинальный ток якоря). Двигатель разгоняется с постоянным ускорением, так как источник тока автоматически поддерживает в якоре неизменное среднее значение выпрямленного тока. По мере разгона двигателя напряжение тахогенератора U сравнивается по абсолютной величине с U> и при сиг5

65 нале на выходе сумматора, равном ЛУ=

= з Urr >Unopor (ЛУпороу — напряжение чувствительности релейного элемента) пелейный элемент переключается и вырабатывает сигнал Z= l.

При поступлении сигнал Z= 1 на вход логического распределителя последним подключаются короткозамыкающие вентили катодной группы V, V a, 1" моста 3. Двигатель на выбеге тормозится. При ЛУ)

) ЛУ„„р,„двигатель получает очередную

«порцию» энергии. Таким образом, включением и выключением вентилей V V, Ъ" осл ществляется стабилизация положительной скорости на уровне, определяемом задающим напряжением, посредством модуляции тока якоря, среднее значение которого определяется приведенным моментом инерции и привода и статическим моментом на валу двигателя.

При реверсе электропривода, т. е. по команде «Пуск назад», vcTpoHcYBo ввода вырабатывает сигналы М=О и .Ч=1, при поступлении которых на вход распределителя 20 снимаются сигналы управления с вентилей моста 2 и подаются на вентили моста 3. На участке спадания скорости двигателя до нуля вентили моста 3 работают в инверторном режиме, благодаря которому происходит быстрое торможение с рекуперацией кинетической энергии в сеть. Далее происходит разгон двигателя в обратном направлении до скорости, определяемой напряжением задания, когда привод входит в режим стабилизации отрицательной скорости. Режим стабилизации отрицательной скорости осуществляется посредством подключения в точках естественного откоывания вентилей анодной группы моста 2 (V, V.„Vg) аналогично стабилизации положительной скорости.

По команде «Стоп», например, при торможении на отрицательной скорости до нуля на входе логического распоеделителя действуют сигналы М=О, Л =О, К=О, R= 1, P=0. При наличии такой комбинации сигналов распределителем подключаются все вентили моста 2, и на участке спадания скорости до нуля вентили этого моста работают в инверторном режиме. При достижении двигателем нчлевой скорости на входе распределителя 20 начинает действовать другая комбинация сигналов: M=O, У=О, К= 1, R— = 1, P=O, которой будет соответствовать режим короткого замыкания источника тока, когда в работе останутся только вентили анодной группы моста 2 и дополнительно подключатся вентили катодной группы моста 3.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий двигатель независимого возбуждения, якорь которого подключен к сети переменного тока чер"з два встречно-параллельных

811471

THpHcTopHbIx моста, входы которых подсоединены через согласующий трансформатор к трехфазному индуктивно-емкостному преобразователю, релейный элемент, вход которого соединен с выходом сумматора, к одному входу последнего подключен источник задающего напряжения, а к другому— тахогенератор, вал которого сочленен с валом двигателя, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических показателей электропривода, в него введены токовые нуль-органы, блок синхронизации с тремя выходами, блок ввода-вывода, датчик наличия и направления вращения, источник пускового сигнала, логический распределитель, согласующие элементы и три датчика тока, включенные по одному в линейные провода между выходом согласующего трансформатора и входом двух встречно-параллельных тиристорных мостов, при этом выход каждого из датчиков соединен с двумя разнополярными по входу токовыми нуль-органами, выходы которых заведены на блок синхронизации, а выходы блока синхронизации подключены к входам логического распределителя, к другим входам

5 которого подключены выходы релейного элемента, источника пускового сигнала и по два выхода с блока ввода — вывода и с датчика наличия и направления вращения, причем вход блока ввода †выво подклю10 чен к выходу источника задающего напряжения, вход датчика наличия и направления вращения подключен к тахогенератору, а каждый из выходов логического распределителя связан через согласующий эле15 мент с соответствующим тиристором встречно-параллельных мостов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Мю 489189, кл. Н 02Р 5/06, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2526490, кл. Н 02Р 5/06, 1977.

811471 к, Редактор Ж, Рожкова

Заказ 925/18 Изд. № 215 Тираж 749 Подписное

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

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель М. Кряхтунова

Техред И, Пенчко

Корректоры: В. Нам и Л. Орлова