Способ регулирования частоты вращенияэлектродвигателя постоянного toka

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Своз Советскка

Соцмеписткческна

Респубики

<1 838990 (61) Дополнительиое K авт. свид-ву— (5l ) М, Кл.

Н 02 Р 5/06 (22) Заявлено 05.04.79 (21) 2785972/24-07 с присоединением заявки,% (28) Приоритет—

Гввударвтввпный квмнтет

СССР (53) УДК 621.313.2. .077.3 (088.8) пп делам лэвбратвннй и етпрмтпй

Опубликовано 15.06.81, Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15.06.81

А. В. Ковальчук, Г. Г, Восканян, Ю. М. Осецкий и В. Р. Аркушин

1

1 к (72) Авторы изобретения

Киевский ордена Ленина политехнический институт им.

Октябрьской социалистической революции и Украинский исследовательский и конструкторский институт УкрНИИ (71) Заявители (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к способам регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока, и может быть использовано в электроприводных установках, где требуется регулирование частоты вращения в широких пределах.

Известен способ регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, при котором в

10 якорную цепь подают неизменный по величине ток, измеряют частоту вращения электродвигателя и формируют сигнал управления возбуждения в зависимости от отклонения величины сигнала, пропорционального частоте вращения электродвигателя от задающего сигнала 11).

Однако при таком способе регулирования электродвигателя необходимо наличие датчика. частоты вращения в виде тахогенератора, вал которого соединяют с валом электродвигателя, поскольку при регулировании частоты вращения электродвигателя путем изменения потока возбуждения измерить частоту вращения косвенным путем, т.е. измерением ЭДС электродвигателя, невозможно, так как ЭДС зависит как от частоты вращения, так и от потока возбуждения. Наличие тахогенератора в системе

I электропривода снижает ее надежность, а в электроприводах малой мошности использование тахогенератора затруднено, так как. здесь его габариты могут быть сравнимы с габаритами самого электродвигателя, что приводит к увеличению момента инерции ппивода и дополнительной нагрузке на электродвигатель. Кроме того, такой способ управления. может служить только для стабилизации частоты вращения и не может быть использован, например, для стабилизации мощности на валу электродвигателя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, при котором в якорную цепь подают неизменный по величине ток, измеряют ЭДС электродвигателя и формируют сигнал управления возбуждением (2) .

838990 преобразователем 8, как ))скоторун> функцию от действительного значения ЭПС

0) = f)(Å) = 1)(сфер ), так как Е = С Фаз, 5 где U) — выходной сигнал функционально- го преобразователя 8;

Š— действительное значение ЭЛС эпектродвигателя;

С вЂ” конструктивная постоянная электродвигателя;

Ф вЂ” поток возбуждения электродвигателя; а) — частота вращения.

Величину сигнала, формируемого функциональным преобразователем 9 в некоторой функ15 ции от потока возбуждения, обозначим как

02 f2 (Ф)> где Оз — выходной сигнал функционального преобразователя 9.

Сигналы U) и (аз подаются на входы узла 5

20 сравнения, где, в соответствии с требуемым законом сравнения, формируется выходной сигнал узла 5 сравнения

Ug — з (U) U2) — fз (сФю;Ф ) = f4 (Ф,е ) ), Выходной сигнал узла 5 сравнения U3 подается на функциональный преобразователь 10, который формирует из этого сигнала, в соответствии с некоторым законом, сигнал управления регулятора 4 напряжения на обмотке 3 возбуждения, т.е.

Зо ф = f,(Uз) = F(Cb; иИ ).

Так как момент электродвигателя постоянного тока определяется выражением

М=Е)Ф) где — неизменный по величиие ток в якор55 ной обмотке электродвигателя, откуда ф М

С

Исходя из этого, можно записать

Щ Й

С3 С3

= F (— ез)) 10

Схема для электродвигателя последовательного возбуждения отличается тем, что обмотка 40

3 возбуждения подключена последовательно с якорной обмоткой электродвигателя 1 к выходу источника 2 неизменного тока, а регулятор 4 напряжения своими выходными зажимами подключается параллельно обмотке 3 45 возбуждения, (з = .з (М) .

55

При таком способе управления сигнач, пропорциональный 311(электродвигателя, не может быть использован дпя стабилизации частоты вращения, поскольку ЭДС электродвигателя зависит как от частоты вращения, так и от потока возбуждения, а последний изменяется при изменении момента нагрузки, т.е, одной и той же частоте вращения соответствуют различные величины ЭДС электродвигателя.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования частоты вращения электродвигателя.

Цель достигается тем, что дополнительно измеряют поток возбуждения электродвигателя, формируют сигнал, пропорциональный потоку возбуждения, сравнивают его с сигналом, пропорциональным ЭДС и полученным результирующим сигналом управляют возбуждением электродвигателя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема для управления электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения; на фиг, 2 — то же, для электродвигателя последовательного возбуждения.

Якорная обмотка электродвигателя 1 подключена к источнику 2 неизменного тока, а обмотка 3 возбуждения — к выходу регулятора 4 напряжения. На входы узла 5 сравне. ния от датчика ЭДС и датчика 7 потока возбуждения через соответствующие функциональные преобразователи 8 и 9 подаются сигналы, пропорциональные ЭДС и потоку возбуждения.

Выходной сигнал узла 5 сравнения через функциональный преобразователь 10 подается на вход регулятора 4 напряжения.

Способ заключается в следующем.

По якорной обмотке электродвигателя 1 от источника 2 неизменного тока протекает неизменный по вели>)ине ток. При работе электродвигателя датчики 6 и 7 ЭДС и потока возбуждения измеряют соответствующие величи. ны. Выходные сигналы с датчиков 6 и 7 поступают на соответствующие функциональные преобразователи 8 и 9, которые формируют сигналы, пропорциональные ЭДС и потоку возбуждения электродвигателя. Обозначим величину сигнала, формцруемого функциональным

Таким образом, видно, что, изменяя функциональные зависимости f4 — f, можно получить механическую характеристику любого тре буемого вида. Принцип формирования требуемой характеристики проще всего рассмотреть на простейших примерах.

Пусть функциональные преобразователи 8 и 9 формируют сигналы, пропорциональные

ЭДС и потоку возбуждения электродвигателя, таким образом, что на вход узла 5 сравнения поступают сигналы.

U) =КЕ и Оз =Кзф где К) и Кз — поотоянные коэффициенты; в узле 5 сравнения эти сигналы вычитаются, а функциональный преобразователь 10 и ре25 — const, получим гулятор 4 напряжсния поддерживают эту разность равной нулю.

Так им образо м, получим

К1Е = К2Ф или Кгс Ф< Кг ф откуда uu = - — = const, К

1с. т.е. частота вращения электродвигателя не зависит от момента нагрузки, механическая характеристика электродвигателя является теоретически абсолютно жесткой. Изменяя хотя бы один из коэффициентов К или Кг, можно изменять заданную частоту вращения двигателя.

Если сигнал на выходе функционального преобразователя 8 не зависит от сигнала датчика ЭДС 6, т.е. U> = К,, а сигнал на выходе функционального преобразователя 9 связан с сигналом датчика . 7 потока возбуждения таким образом, что О, = КгФ,где К1 и

Кг — постоянные коэффициенты, и в результате сравнения этих сигналов поддерживается их равенство, т.е.

U, = u, . или Кг® =Й а также Ф

K> c l

Кг т.е. момент электродвигателя одинаков на любой частоте вращения, механические характеристики обладают нулевой жесткостью. Изменяя хотя бы один из коэффициентов К или Кг, можно изменять заданный момент электродвигателя.

В отличие от предыдущего примера Ог

=К1Е,ацг =К, и при 01 = Ог

К1Е = Кг или,. К1сфм = Кг, следовательно М иц = -- г- = const, К! т.е. электродвигатель работает с постоянной, мощностью на валу. Механические характеристики при этом имеют гиперболический характер.

Аналогично может бьггь показано, что, если поддерживать равенство сигналов U, и U> с

Ь некоторой степенью точности и изменять пере даточную функцию функционального преобразователя 10, можно получить механические характеристики электродвигателя с любой

5 требуемой жесткостью. Также может быль показано, .что изменяя передаточные функции функциональных преобразователей 8 и 9, изменяя закон сравнения узла 5 сравнения

5, а также закон формирования сигнала управления функциональным преобразователем 10, могут быть получены характеристики электродвигателя любого требуемого вида.

Использование предлагаемого способа регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока расширяет функциональные возможности электродвигателя, так как есть возможность получить механическую характеристику любого требуемого вида. Кроме того, при реализации этого способа не трепп буется наличие в системе электропривода тахогенератора, что повышает надежность электропривода, а также нет необходимости в дополнительном регулируемом источнике стабилизированного задающего напряжения.

Формула изобретения

Способ регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, при котором в якорную цепь подают неизменный по величине ток, измеряют ЭДС электродвигателя и формируют сигнал управления возбуждением, отличающийся тем, что, с целью расширенгч диапазона регулирования, дополнительно измеряют поток возбуждения электродвигателя, формируют сигнал пропорциональный потоку возбуждения, 1 сравнивают его с сигналом, пропорциональ40 ным ЭДС и полученным результирующим сигналом. управляют возбуждением электродвигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

45 1. Миляк А. Н., и Волков И. В. Системы неизменного тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей Киев, "Наукова

Думка", 1974, с. 205-207.

2. Электротехника, 1974, М 10, с. 45-48.

838990 фиг, 1 фиг. 2

Составитель М. Крахтунова

Техред Ж. Кастелевич

Редактор М. Келемеш

Корректор С. Щомак

Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 4471/88

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