Электропривод

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 090680 (21) 2936593/24-07 (31) М. КЛ.

Н 02 P 5/06 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

t$3) УДК 621. 313. .2(088.8) Опубликовано 070282,Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 070232 (72) Авторы изобретения

A.M.Äóáíèêoâ и В.Н.Валько

Особое конструкторское бюро станкостр (71) Заявитель (54 ) ЭЛЕКТРОПРИ ВОД

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в станкостроении, например в приводе главного движения станка, а также может быть применено в электрооборудовании различных производственных механизмов, использующих электропривод с реверсом по цепи возбуждения двигателя.

Известен реверсивный электрогривод постоянного тока, оодержащий коллекторный двигатель, блок управления частотой вращения, а также подключенные к этому блоку схемы управления токами якоря и возбуждения. Этот электропривод включает ,в себя нереверсивный тиристорный преобразователь цепи якоря двигателя, инерционный переключатель направления момента и управляющее устройство, представляющее собой блок управления реверсом. К выходу инерционного переключателя знака момента подключена обмотка возбуждения двигателя, при этом в качестве переключателя используется реверсивный тиристорный преобразователь. Блок управления реверсом обеспечивает бестоковое переключение групп тирис« торного преобразователя обмотки воз буждения, а также блокировку сигнала на входе тиристорного преобразователя цепи якоря прн изменении напряжения тока возбуждения. Эта блокировка действует до момента переключения групп тиристоров преобразователя обмотки возбуждения и необходима для предотвращения увеличения частоты вращения электропривода перед началом процесса торможениями .

Однако в результате на выходе блока управления частотой вращения к моменту прекращения действия блокировки на входе тнристорного преоб15 разователя цепи якоря имеет место начальное напряж4ние, которое при больших рассогласованиях на входе этого блока достигает максимального значения, что приводит к большой

2О крутизне нарастания тока якоря в начале электрического торможения при малых значениях тока в обмотке возбуждения. Следствием этого является значительное преобладание

25 реактивной в коммутирующей секции якоря двигателя при больших токах, что ухудшает условия коммутации и приводит к повышенному искрению на коллекторе при больших частотах

30 вращения,.повышенное искрение на

904169 кЪллекторе в рассмотренном переходном реЖиме торможения с реверсом тока в обмотке возбуждения снижает срок службы днигателя,, и в реэультате электропровода в целом.

Наиболее близким к предлагаемому является злектропривод, содержащий электродвигатель йостоянного тока, якорная обмотка которого подключена к нереверсивному тиристорному преобразователю,нход которого через блок управления током якоря подключен к объединенным выходам выпрямителей, блок управления частотой вращения, один выход которого соединен с входом инверсного элемента, а другой через блок управления реверсом с одним из входов тиристорного реверсора, другой вход которого подключен к источнику питания обмотки возбуждения, а также источник. питания элементов управления (21.

Недостатком известного устройства янляется то, что н этом электроприводе имеет место большая крутизна нарастания тока якоря в начале процесса торможения, определяемая установленным уровнем токоограничения, т.е. значением максимального напряжения на выходе блока управления частотой вращения, и быстродействием блока управления током якоря. Большая крутизна нарастания тока в якоре приводит к увеличению реактивной

ЭДС в коммутирующей секции якоря двигателя и ухудшению условий коммутации на коллекторе. Следствием этого является повышенное искрение Иа коллекторе, прежде всего на больших частотах вращения при реверсе момента в переходном режиме с реверсом тока возбуждения.

Повышенное искрение на коллекторе сокращает срок службы исполнительного двигателя, а следовательно и всего электропривода.

Цель изобретения — увеличение срока службы электродвигателя и повышение надежности путем улучшения условий коммутации на больших частотах вращения в переходных режимах.

Поставленная цель достигается. тем, что в устройство дополнительно введены два задатчика интенсивности, два звена подзаряда и два ключа, причем входы ключей соединены с блоком управления реверсом, а выходы — соответственно со входами первого и второго задатчиков интенсивности, второй вход каждого из задатчиков интенсивности через звено подзаряда подключен к источнику питания элементов управления, третьи входы пер-. вого и второго задатчиков интенсивности подключены соответствено ко входу блока управления частотой вращения и к инверсному элементу, а выход каждого из задатчиков интенсивности соединен со входом соответствующего выпрямителя.

На фиг. 1 представлена структурная схема электропривода; на фиг. 2электрические схемы конкретного исполнения задатчиков интенсивности с звеньями подзаряда и ключарю.

Электропринод содержит блок 1 управления частотой вращения, к выходу которого подключены инверсный элемент 2 и вход задатчика 3 интенсивности, а к выходу инверсного элемента 2 — вхоц задатчика 4 интенсивности. Задатчики 3 и 4 содержат накопители 5 и 6 электрических зарядов соответственно. Выход задатчика 3 подсоединен к входу выпрямителя 7, а выход задатчика 4 — к входу выпрямителя 8. Выпрямители 7 и 8 объединены по выходам и подключены к входу блока 9 угравления током якоря. К накопителю электрических зарядов 5 задатчика 3 подсоединены выход звена

10 подзаряда и ключ 11, а к накопителю 6 электрических зарядов задатчнка 4 — выход звена 12 подзаряда и ключ 13. Входы звеньев 10 и 12 подключены к выходам источника 14 питания элемента управления, а входы ключей 11 и 13 — соответственно к двум выходам блока 15 управления реверсом.Вход блока 15 управления реверсом подключен к выходу блока 1 управления частотой вращения, а третий выход — ко входу тиристорного реверсора 16.

Выход блока 9 управления током якоря соединен с нереверсивным тиристорным преобразователем 17, подключенным к якорю двигателя 18, а выход реверсора 16 подключен к обмотке возбуждЕния. Вход реверсора 16 соединен с источником 19 питания обмотки возбуждения.

Задатчик 3 интенсивности выполнен в виде резистора 20 (фиг.2) включенного между блоком 1 управления частотой вращения и выпрямителем 7, и однополярного накопителя 5 электрических зарядов, состоящего из госледовательию соединенных диода 21 и конденсатора 22. Задатчик 4 интенсивности выполнен в виде резистора 23, включенного между инверсным элементом 2 и выпрямителем 8, и однополярного накогителя 6 электрических зарядов, состоящего из последовательно соединенных диода 24 и конденсатора 25. Диод 21 подключен к точке соединения резистора 20 и выпрямителя 7, а диод 24 — к точке соединения резистора 23 и выпрямителя 8. Выпрямители 7 и 8 выполнены в виде двух диодов, подключенными одноимейными электродами к входу блока 9 управления током якоря. Диодь.

21 и 24 в точках подключения к резисторам 20 и 23 соединены с вып.904l69

45 г>ямителягли 7 и 8 также одноименными злектpодaгли (на фиг.- 2 — анодами), а противополо>кными электродами подключены соответственно к конденсаторам 22 и 25.Вторые выводы конденсаторов 22 и 25 соединены с общей точкой схегы управления. Звено подзаряда

10 выполнено в виде резистора, подключенного одним выводом к точке соединения диода 21 и конденсатора

22. Звено подзаряда 12 также выполнено в виде резистора, подключенного одним выводом к точке соединения диода 24 и конденсатора 25. Вторые выводы резисторов звеньев подзаряда

10 и 12 соединены с выходом источника 14 гитания элементов управления.

Ключ 11 подключен параллельно конденсатору 22, а ключ 13 — параллельно конденсатору 25.

Электропривод работает следующим образом.

Выходное напряжение блока 1 управления частотой вращения поступает на вход блока 9 управления током якоря через задатчик 3 интенсивности, выпрямитель 7 или через инверсный элемент 2, задатчик 4 интенсивности и выпрямитель 8 в зависиглости от знака напряжения на выходе блока 1.

В исходном состоянии электропривода ключи 11 и 13 замкнуты и шунтирувт входы выпрямителей 7 и 8, гри этом потенциалы конденсаторов 22 и 25 накопителей электрических зарядов 5 и 6 равны нулю. При включении электропривода на выходе блока 1 управления частотой вращения появляется напряжение положительной полярности.

При этом на входе блока 15 управления реверсом иглеет место напряжение, при которогл на управлягх ий вход реверсора 16 от блока 15 подается сигнал, обеспечивающий направление тока в обмотке возбу>хдения двигателя

18 от источника 19, соответствующее заданному направлению вращения.

Одновременно размыкается ключ 11, и начинается заряд конденсатора 22 и однополярного накопителя 5 электрических зарядов. Заряд конденсатора

22 осуществляется по цепи резистора

20 задатчика 3 и диода 21 накопителя 5 от блока 1 управления, а так>те по цепи звена подзаряда 10 от источника 14 питания с напряжением, большим максимального выходного напря>кения блока 1. Когда потенциал на кон денсаторе 22 накопителя 5 станет равным выходному нагряжению блока 1 управления (за вычетом падения на диоде 21 ),диод 21 накопителя 5 запирается, и дальнейший заряд конденсатора 22 накопителя 5 осуществляется только по цепи звена годзаряда

10 от источника 14.

Напряжение, форглируеное на выходе задатчика интенсивности 3 в точке

65 подключения диода 2 l накопителя 5 к выпрямителю 7, через выпрямитель 7 поступает на вход блока 9 управления током якоря. Это напряжение определяет величину и крутизну нарастания тона в якоре двигателя 18, который питается от тиристорногo преобразователя 17. Выходное напряжение rpeобразователя 17 определяется величиной напряжения угравления на его входе, поступающего от блока 9 управления током якоря.9.

После запирания диода 21 накопителя 5 электрические заряды от блока

1 в цепи накопителя 5 не поступают, и задатчик 3 интенсиности не оказывает влияния на характеристики электропривода.

При торможении электропривода меняется полярность выходного напряжения блока 1 управления частотой вращения,выпрямитель 7 запирается, и меняется полярность сигнала на входе блока 15 управления реверсом. Блок

15 осуществляет бестоковое переключение реверсора 16 и одноврегленно меняет сигналы на управляющих входах ключей 11 и 13. При этом ключ 11 замыкается, а ключ 13 размыкается.

Происходит разряд конденсатора 22 накопителя 5, и начинается заряд конденсатора 25 по цепи резистора 23 задатчика 4 и диода 24 накопителя б от блока 1 управления через инверсный элемент 2, а также по цепи звена подзаряда 12 от источника 14 питания. Когда потенциал на конденсаторе 25 накопителя б станет равным выходному напряжению инверсного элемента 2 (за вычетом падения напряжения на диоде 24 ) накопителя б запирается, и дальнейший заряд конденсатора 25 осуществляется только по цепи звена подзаряда 12 от источника 14. Напряжение, формируемое на выходе задатчика 4 интенсивности в точке подключения диода 24 накопителя 6 к однополупериодному выпрямителю 8, через выпрямитель 8 поступает на вход блока 9 управления током якоря и определяет величину и крутизну изменения тока в якоре двигателя

18. После запирания диода 24 накопителя б электрические заряды от инверсного элемента 2 в цепь накопителя б не поступают, и задатчик 4 интенсивности не оказывает влияния на работу электропривода.

Ограничение крутизны нарастания тока в якоре двигателя 18 после изменения направления тока в обмотке возбуждения обеспечивается выбором постоянных времени цепей заряда и подзаряда конденсаторов 22 и 25 однополярных накопителей 5 и б задатчиков 3 и 4 интенсивности. Эти постоянные времени выбираются так, чтобы при максимальном напряжении на

904169 выходе блока 1 управления частотой вращения обеспечить необходимое оГраничение крутизны нарастания тока в якоре двигателя 18 в процессе нарастания тока возбуждения. Звенья подзаряда 10 и 12 устраняют влияние задатчиков 3 и 4 интенсивности на работу электропривода в установвившемся режиме и в переходных процессах, не связанных с изменением знака момента двигателя 18, и эти звенья уменьшают время действия задатчиков интенсивности и увеличивают крутизну нарастания напряжения на входе блока 9 после реверса тока в обмотке возбуждения при малых значениях напряжения на выходе блока 1.

8 результате уменьшается влияние задатчиков 3 и 4 интенсивности на крутизну нарастания при малых значениях токов в.якоре двигателя 18.

Таким образоМ, в предлагаемом электроприводе осуществлено ограничение крутизны нарастания тока в якоре при малых значениях тока возбуждения в переходном процессе после изменения направления тока в обмотке возбуждения. Следствием уменьшения крутизны нарастания тока в якоре является уменьшение величины реактивной ЭДС в коммутирующей секции якоря двигателя и улучшение условий коммутации на его коллекторе. Это приводит к уменьшению степени искрения на коллекторе двигателя в переходных режимах с реверсом тока возбужцения пре>кде всего при торможении на высоких частотах вращения.

Формула изобретения

Электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка которого подключена к нераверсивному тиристорному преобразова-. телю, вход которого через блок управления током якоря подключен к объединенным выходам выпрямителей, блок управления частотой вращения, один выход которого соединен с входом инверсного элемента,а другой — через блок управления реверсом с одним из входов тиристорного реверсора, другой вход которого подключен к источнику питания обмотки возбуждения, а также источник питания элементов управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы электродвигателя и повышения чадежности путем улучшения условий коммутации на больших частотах вращения, в него доголнительно введены два задатчика интенсивности, дв-. звена подзаряда и два ключа, причем входЫ ключей соединены с блоком уп26 равления реверсом, а выходы — соот- ветственно со входами первого и второго задатчиков интенсивности, второй вход каждого из задатчиков интенсивности через звено подзаряда подключен к источнику питания элементов управления, третьи входы первого и второго задатчиков интенсивности подключены соответственно ко входу блока управления частотой вращения и к .инверсному. элементу, а выход каждого из задатчиков интенсивности соединен со входом соответствующего выпрямителя.

Источники информации, З» принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

9 592001, кл. Н 02 P 5/06, 1978.

2. Андреев Г.И, Босинон М.А., Кондриков A.È. Электроприводы главного движения металлообрабатывающих станков с ЧПУ.М., " Машиностроение".

1980, с. 98-107.

904169

Составитель И.Кюяхтунова

Редактор Н.Ковалева Техред P,Áàáèíåö .КорректорМ.Шароши

Закаэ 158/45 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035,Москва,)Х=35.,Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óÿrîðoä, ул.Проектная, 4