Электропривод постоянного тока с минимиза-цией потерь b двигателе

 

Союз Советскма

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 847474 (61) Дополнительное к авт. свил-ву 1Е 663052 (22)Заявлено 05.12.77 (21) 2550835/24-07 с прмсоелинением заявки РЙ (23 ) П рморн тет (51 ) М. Кл.

Н 02 Р Sj06

Гасударственный кемитет

Опубликовано 15.07. 81 ° Бюллетень J% 26 ио делем наебретеиий и открытий (53) УДК 621.316.

718 5(088 8) Дата опубликования описания 1 7 .07 .8 I (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С ИИНИМИЗАЦИЕ&

ПОТЕРЬ В ДВИГАТЕЛЕ.где Ш

3q—

G(u)) Изобретение относится к регулируемому электроприводу постоянного тока и может быть использовано в электроприводах различных машин и механизмов, например в электроприводах прокатных станов, в судовых и транспортных электроприводах.

По основному авт.св. Ф 663052 известен электропривод постоянного тока, в котором за счет поддержания то оптимального соотношения между током в якорной цепи и потоком возбуждения обеспечивается минимизация потерь энергии в установившихся режимах и в переходных процессах. Известный

3$ электропривод содержит датчик тока возбуждения и напряжения на якоре, последоватально соединенные датчик скорости, функциональный преобразователь и блок псремножения с подключенным к его второму входу датчиком тока якоря, а также регулятор возбуждения, ко 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.

В этом электроприводе обеспечивается приближенное выполнение условия минимума потерь в двигателе

Р +G(lal)K Ф gy (э Я 1 о (-i, угловая скорость, с ток в якорной цепи двигателя, А; внутреннее сопротивление якорной цепи двигателя, Ом; конструктивный коэффициент двигателя; поток возбуждения двигателя, Вб: переменный коэффициент, характеризуюший зависимость потерь стали от скорости

Я(1ш)=дР /K Фе; (г) 1де l

ЬР -3 R + др +3 + gp ()

, ч д ст ь ь мех.

Ь Р „ — механические потери в двигателе. Вт; момент статического сопротивления на валу двигателя, Нм.

Если момент статического сопротивления Мс является произвольной, в том числе случайной функцией времени, то зависимость оптимального потока возбуждения от угловой скорости двигателя и момента сопротивления на его валу Фопт.= Фо . (1 1с и ) приводится к виду

3 847474 дР— потери в стали двигателя,Вт

Д - ток возбуждения двигателя, Ь

А> сопротивление обмотки возбуждения двигателя, Ом.

Величина энергии потерь, выделяющихся в двигателе в течение переходного процесса изменения скорости, 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 в любом моменте статического сопротивления Мо на валу двигателя так выбирать значения тока в якорной цепи и потока возбуждения двигателя (а значит и момента, развиваемого двигателем), чтобы при выполнении условия (1) одновременно выполнялось следующее условие.

Мс 6Р ь

Dчke 23 ад я А ф гии диаграммы изменения скорости двигателя во времени.

Цель изобретения — обеспечение автоматического формирования оптимальной по минимуму энергии потерь диаграммы изменения скорости двигателя во времени при произвольном моменте сопротивления на его валу.

Указанная цель достигается тем, что в электропривод введены задатчик регулируемой интенсивности изменения скорости двигателя, первый, второй и третий нелинейные блоки, а также последовательно соединенные датчик статического момента, блок перемножения трех сигналов, соединенный своим вторым входом с датчиком тока якоря, и блок интегрирования,с тремя входами с ограничением выходного сигнала, причем первый и второй нелинейные блоки соединены входами с датчиком тока возбуждения, а выходами включены соответственно на третий вход блока перемножения и второй вход блока интегрирования, третий нелинейный блок соединен входом с датчиком скорости, а выходом — с третьим входом блока интегрирования, выход которого включен на регулирующий вход задатчика интенсивности.

Такое выполнение электропривода позволяет в переходных процессах при произвольно изменяющемся моменте статического сопротивления автоматически формировать оптимальную по минимуму энергии потерь диаграмму из- менения скорости двигателя во времени.

40 где,Я )=2Л, /(к.Ф(д ));, (»= R,- —,,ф(;(,1; ъ () иех (1.

Зная Ф(), a (ur.), aP«„(cu) и параметры двигателя по формулам (3) и (1)» можно рассчитать оптимальные значения потока возбуждения и тока, который должен протекать в якорной цепи двигателя в переходном процессе как функцию скорости двигателя и момента сопротивления на его вйпуЮ.

Однако в:известном электроприводе в переходном процессе не обеспечивается автоматическое формирование оптимальной по минимуму потерь энерНа фиг.1 представлена схема предлагаемого электропривода; на фиг.2соотношения между якорным током и потоком возбуждения на фиг.3,4 и 5 типичный вид нелинейных функций, воспроизводим первым, вторым и третьим нелинейными блоками соответственно.

Электропривод (фиг.1) содержит датчик 1 скорости, функциональный преобразователь 2 блок 3 перемножения, блок 4 интегрирования с тремя входами; регулятор 5 возбужде-ния, датчик 6 тока якоря, датчик 7 тока возбуждения, датчик 8 напряжения на якоре ° задатчик 9 регулируемой интенсивности изменения скорости привода, блок 10 интегрирования с тремя входами с ограничением выходного сигнала, датчик 11 статичес"

847474

5 кого момента, блок 12 перемножения трех сигналов, первый 13,второй 14 и третий 15 нелинейные блоки. Кривые

16 и 17 (фиг.2) являются оптимальными по минимуму потерь в двигателе соотношениями между якорным током и потоком возбуждения, полученными из условия (1) при разных скоростях двигателя. Кривые 18 и 19 аппроксим. руют оптимальные зависимости 16 и 17 и представляют собой соотношения между током якоря и потоком возбуждения, которые имеют место в предлагаемом электроприводе при некотором выборе коэффициентов К, -К д

Типичные нелинейные зависимостй

"1„(3 1, @ (3 и 4 (43), воспроизводимь е первым, вторым и третьим нелинейными блоками соответственно (фиг.3-5),рассчитаны по известным параметрам конкретного двигателя.

В предлагаемом электроприводе содержащем последовательно соединенные датчик 1 скорости, функциональный преобразователь 2, блок 3 перемножения, соединен своим вторым входом с датчиком 6 тока якоря, блок 4 интегрирования — с тремя входами подключен первым входом к выходу блока 3 перемножения, и регулятор 5 возбуждения, зо а также задатчик 9 регулируемой интенсивности изменения скорости привода, первый 13, второй 14 и третий 15 нелинейные блоки, последовательно соединенные датчик 11 статического момен- 5 та, блок 12 перемножения трех сигналов, соединен своим вторым входом с датчиком 6 тока якоря, и блок 10 интегрирования с тремя входами с ограничением выходного сигнала. Блок 4 40 интегрирования подключен своим вторым входом к выходу датчика 8 напряжения на якоре двигателя, а третий его вход связан с датчиком 7 тока возбуждения, Первый 13 и второй 14 нелинейные бло- 45 ки соединены входами с датчиком 7 тока возбуждения, а выходами включены на третий вход блока 12 перемножения и на второй вход блока 10 интегрирования соответственно. Третий нелинейный SO блок 15 соединен входом с датчиком

1 скорости, а выходом с третьим вхо- дом блока 10 интегрирования, выход которого включен на регулирующий вход задатчика 9 интенсивности изменения Я скорости привода.

В предлагаемом электроприводе при соответствующем выборе коэффициентов К, К и К поддерживаются

Э соотношения между током в якорной цепи и потоком возбуждения (кривые

18 и 19 на фиг.2), весьма близкие к оптимальным (кривые 16 и !7 на фиг.2), описываемым условием (1).

3а счет введения в схему электропривода датчика 11 статического момента, первого 13, второго 14 и третьего 15 нелинейных блоков, блока

Электропривод работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика скорости поступает на входы функционального преобразователя 2 и третьего нелинейного блока 15. Сигнал с датчика 7 токя возбужцения поступает на входы первого 13 и второГо 14 нелинейных блоков. На выходе блока 12 перемножения формируется сигнал, пропорциональный произведению трех сигналов, поступающих с выхода датчика ll ста-тического момента, с выхода датчика

6 тока якоря и с выхода первого нелинейного блока 13. На входах интегратора 10 суммируются сигналы, поступающие с выходов второго 14 и третьего 15 нелинейных блоков с соответствующими коэффициентами КВ и К в а также сигнал с выхода бл ка 12 перемножения с коэффициентом К4. Выходной сигнал блока 10 интегрирования поступает на рс.гулирующий вход задат-, чика 9 интенсивности и управляет изменением скорости привода в переходных процессах. Интегратор 10 для предотвращения накопления на его выходе больших сигналов в статических режимах должен быть снабжен ограничителем выходного сигнала.

Блок 3 перемножения осуществляет непрерывное перемножение двух сигналов: сигнала, поступающего от датчика тока якоря 6 и сигнала, поступающего от функционального преобразователя 2. На выходе блока 3 перемножежения при этом формируется сигнал, поступающии со знаком плюс и с коэффициентом К на первый вход блока 4 интегрирования ° 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 дат чика 7.

84 74 74

8 лучшего использования приводного двигателя по нагреву.

Формула изобретения

10 и (3).

10 инте|риронания с ограничением выходного сигнала и регулируемого задатчика 9 интесинности в переходных процессах интенсивность изменения скорости двигателя автоматически поддерживается такой, при которой выполняется условие (3) Таким образом, в предлагаемом электроприводе при соответствующем выборе коэффициентов К - К поддерживается минимум энергии потерь в двигателе в установившихся режимах 1S в соответствии с условием (1), а также и в переходных процессах за счет автоматического формирования оптимальной диаграммы изменения скорости при одновременном выполнении условий (1) 20

В предлагаемом электроприводе, как показывают расчеты, энергия потерь, выделяющихся в переходных процессах, 2Б уменьшается на 10-20% по сравнению со случаем, когда поток возбуждения в переходных процессах не регулирует" ся. Уменьшение потерь приводит к соответствующему уменьшению нагрева двига-30 теля, Наибольший эффект может быть получен при использовании предлагаемого электропривода для механизмов с тяжелыми циклами работы. При этом может увеличиваться срок безотказной работы двигателя, а также производительность механизма на 10-20% за счет

Электропривод постоянного тока с минимизацией потерь в двигателе по авт.св. 1; 663052, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью автоматического формирования оптимальной по минимуму энергии потерь диаграммы изменения скорости двигателя во времени при произвольном моменте сопротивления íà его валу, в него введены задатчик регулируемой интенсивности изменения скорости двигателя, первый, второй, третий нелинейные блоки, а также последовательно соединенные датчик статического момента, блок перемножения трех сигналов, соединенный своим вторым входом с датчиком тока якоря, и блок интегрирования с тремя входами с ограничением выходного сигнала, причем первый и второй нелинейные блоки соединены входами с датчиком тока возбуждения, а выходами включены соответственно на третий вход блока перемножения и на второй вход блока интегрирования, третий нелинейный блок соединен входом с датчиком скорости, а выходом — с третьим входом блока интегрирования, выход которого включен на регулирующий вход задатчика интенсивйости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 663052,, кл. H 02 P 5/06, 1977.

847474

1Р ф

ФАЗ

Составитель В. Кузнецова

ТехредЛПекарь Корректор A. Гриценко

Редактор Ю. Петрушко

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 5519 3 Тираа 30

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раужская наб., д. 4/5