Тепловая модель электродвигателя постоянного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Соцналнстнчесннх

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 748641 (31) М. Кд.з

Н 02 Н 7l08 (22) Заявлено 180380 (21) 2895663/24-07 с присоединением заявки №(23) Приоритет.Государственный комитет

СССР по делам изобретений, и открытий (зз) УДК 621.316.. 925 (088 ° 8) Опубликовано 070382. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 0703.82 (72) Автор изобретения

A.Ì.ËHTâèíåHKî (71) Заявитель

Воронежский политехнический (54) ТЕПЛОВАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электропривода.

По основному авт.св. Ю 748641 известна тепловая модель, содержащая датчик температуры якоря, выполненный в виде обмотки иэ провода с тем же температурным коэффициентом сопротивления, как и у проводников.обмотки якоря, а снаружи обмотка датчика покрыта слоем теплоизолирующего материала, внутри которого расположен термочувствительный элемент. С. целью повыаения точности моделирования процессов нагрева и охлаждения якоря путем учета влияния температуры на характеристики магнитной системы и якоря машины модель снабжена управляющим источником переменного тока и демодулятором, вход которого вместе с обмоткой датчика присоединен к выходу источника, а термочувствительный элемент выполнен в виде магнитного сердечника, одинакового с материалом сердечника якоря )1). 2з Недостатком данного устройства является то, что выходная информация модели содержит составляющую, про- . порциональную только температурным вариациям ...ока, вызванную вариациями 30 сопротивления обмотки якоря, и не= полный учет .всех других термозависящих параметров, влияющик на ток якоря, в частности изменения сопротивления перехода полупроводниковых приборов в силовой части привода. Сопротивление полупроводников обычно уменьшается с температурой, а не увеличивается, как сопротивление обмотки якоря. . Цель .изобретения — повышение степени адекватности модели путем учета всех термозависимых параметров электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в модель дополнительно введен трансформатор, первичная обмотка кото»

-рого включена либо между дросселем и детектором, либо между дросселеми модулятором, либо параллельно об мотке дросселя, а вторичная подключена к регулируемому резистору.

На чертеже представлена структурная схема модели.

Модель содержит модулятор 1, дроссель 2, тепловые параметры которого рассчитаны в соответствии с критериями подобия тепловых процессов в электродвигателе, а также дополнительный трансформатор 3 с резисто"

911бб4 ром 4 во второй обмотке, трансформатор 5 с резистором б и трансформатор

7 с резистором 8. Первичная обмотка трансформатора 3 включена между дросселем 2 и мОдулятором 1, первичная обмотка трансформатора 5 зключена па- 5 раллельно дросселю 1, первичная обмотка трансформатора 7 включена между дросселем 1 и детектором 9. В простейшем"случае, т.е- при невысокой степени адекватности, достаточ- 10 ным является включение лишь трансформатора 7. Вторичные обмотки трансформаторов играют роль дополнителвнык подстраиваевмх нагревателей и включены на регулируемые резисторы 4, б и 8.

Модель работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный току двигателя, подается с шунта на вход модулятора 1, где модулируется, например, с промышг.енной частотой.

В приводе переменного тока сигнал с шунта.подается непосредственно или через трансформатор тока на др сель 25 с сердечником и обмотками и трансформаторы. В приводе постоянного тока в качестве модулятора может быть использовано любое известное устройство (мультивибратор, пульс-паравиб- 30 ратор, релаксационный генератор и т.n,). Выходной сигнал детектируется детектором и поступает на вход блока токоограничения.

В качестве детектора можно исполь-35 эовать обычный диодный мостовой выпрямитель с фильтром для частоты модуляции нли стабилитрон. Между выходными клеммами модулятора 1 (и соответственно между входными клеммами детек- 40 тора 9) включены дроссель 2 и трансформаторы 3, 5 и 7, служащие для температурной стабилизации коэффициента обратной связи.по току.

Рассмотрим механизм компенсации температурных вариаций сопротивления.

При нагреве обмотки якоря двигателя ее сопротивление увеличивается, ток якоря уменьшается. В то же время происходит нагрев ток, в цепи 50 обратной связи обмотки дросселя 2.

Это приводит к увеличению ее сопротивления и, следовательно, к увеличению падения напряжения на дросселе. Иньвщ словами, уменьшается шунтирующее действие дросселя. В целом зто приводит к температурной компенсации изменения сопротивления.

Рассмотрим теперь компенсацию, температурных вариаций сопротивления- 60 тиристоров.

Увеличение температуры приводит .обычно к уменьшению сопротивле: ия перехода тиристора и увеличению тока якорной цепи. Это увеличение тока 65 должно быть скомпенсировано соответствующим образом изменением установки токоограничения, т.е. сигналом с выхода тепловой модели.

Следует заметить, что электропривод в целом в тепловом отношении представляет собой (если в качестве выходной координаты испольэовать температурные изменения тока якоря) последовательно включенные апериодические звенья с различными постоянными времени, охваченные или неохваченные обратными связями, которые образуют инерционный объект регулирования высокого порядка. При этом в таком объ кте заложены тенденции как к увеличению выходной координаты в течение времени (уменьшение потока вследствие увеличения сопротивления обмотки возбуждения двигателя постоянного тока, соответственное увеличение тока, уменьшение сопротивления тиристоров. а также увеличеиие тока из-за уменьшения нагрева от потери в стали при частоте вращения, близкой к нулю), так и к уменьшению выходной координаты (увеличение сопротивления статорной обмотки машины переменного тока). Вследствие этого появляется необходимость введения в модель устройств-аналогов всех значимых изменяющихся от температуры параметров.

Предполагается, что температура нагрева пропорциональна нагрузке машины и силовой части системы управления электроприводом. Кроме того, возникает необходимость настройки этих устройств-аналогов в целях унификации моделей и применения однотипных технических решений в электроприводах с разнообразными двигателями и силовымщ частями. Этому и служат трансформаторы 3, 5 и 7.

Рассмотрим, например, работу трансформатора 7.

Если предположить, что сердечник насыщен, то герегрев первичной обмотки определяется потерями в ней и количеством тепла, полученньак от вторичной обмотки и се1дечника. Вторичная обмотка представляет собой фактически замкнутый на реостат источник электрической мощности. Перегрев первичной обмотки трансформатора 7 определяется положением движка резистора 8, т.е. теплом, полученным от вторичной обмотки, расположенной на том же каркасе . Эти изменения температуры приводят к соответственному изменению активного сопротивления, а следовательно, в конечном итоге к уменьшению тока, т.е. Уменьшению сигнала на выходе модели. Это изменение может быть соответствующим образом усилено и преобразовано.

911664

Формула изобретения

Составитель С.Курбангалиева

Редактор И.Михеева Техред М.Рейвес Корректор М. Демчик

Заказ 1143/47 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

t t Ф

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

Работа трансформатора 3 с резистором 4 в принципе происходит так же. Меняется лишь место включения первичной обмотки, появля вся возможность несколько уменьшить нагруз ки в дросселе и детекторе. . 5

Трансформатор 5 с резистором 6 работает параллельно термочувствнтелъному дросселю 2 и является устройством, изменяющим амплитуду выходного сигнала в. зависимости от © перегрева вторичной обмотки, т.е. положение движка резистора 6. Характер изменения сигнала совпадает с характером изменения сигнала с дроссельного элемента.

Предлагаемая тепловая модель обеспечивает более полную адекватность процесса вследствие воэможности при-. менения.нескольких трансформаторов, как уменьшающих, так и увеличнваищих сигнал в соответствии с заданием на, 2О проектирование модели и узла теплового токоограннчения, .а также возможность подстройки параметров в доста-. ,точных .пределах с помощью резисторов, подключенных ко вторичной обмотке 25

-дополнительных трансформаторов.

1. Тепловая модель электродвигателя постоянного тока по авт. св. М 748641, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьююния степени адекватности модели путем учета всех термозависимых параметров электродвигателя, в нее дополнительно введен трансфюрматор, первичная обмотка которого включена между дросселем, а вторичная обмотка подключена к регулируемому резистору.

2. Модель по п.l, о т л и ч аю щ а я с я тем, что первичная обмотка дополнительного трансформатора включена между дросселем и модулятором.

3. Модель по п.l, о т л и ч аю щ а я с я тем, что первичная обмотка дополнительного трансформатора включена параллельно обмотке. дросселя.

Источники ннформацниг принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

М 748641, кл. Н 02 Н 7/08, 1977.