Электропривод постоянного тока с подчиненным регулированием параметров

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

0 Il H C A H И Й 985914

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТЬРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. сеид-ву

1 (51)-М. Кл.

Ног P Ó06 (22) Заявлено 22. 10.80 (21) 2/96262/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Г1риоритет—

3Ъеударстеанный квинтет

СССР по аелеи нзабретеннй н етхрытнй

Опубликовано 30. 12.82. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 03.01.83

{53) УДК 62-83:

:621 ° 314.5 (088.8} (72) Авторы изобретения

» М. В. Мительман и Г. Ф. Толстая

Производственно-техническое предприяти

"Укрчерметавтоматика" (71) Заявитель.(54} ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОДЧИНЕННЫМ

РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока с подчиненным регулированием параметров, приводящих во вращение механизмы с возможными резкими стопорениями

5 рабочих органов.

Известно устройство для ограничения тока в системе подчиненного регулирования электропривода, содержащее последовательно включенные регулятор скорости с блоком ограничения в цепи его обратной связи и регулятор тока, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики скорости и тока, и цепь дополнительной обратной связи, которая содержит последовательно соединенные блок возведения в квадрат и блок дифференцирования P) . ю

Однако это устройство характеризуется отсутствием учета изменения напряжения и величины статического момента, что не позволяет ограничить удары в передачах, тем самым существенно снижается надежность электроме.ханической системы при возможности возникновения стопорных моментов.

Известно также устройство для сни- жения ударов в механизме при повышении быстродействия электропривода и улучшений использования коммутационных возможностей электропривода, оодержащее последовательно включенные задающее устройство, регулятор скорости, регулятор тока с подключенными к их входам соответственно датчиками скорости и тока, вентильный преобразователь, питающий якорную цепь электродвигателя; преобразователь в цепи обмотки возбуждения электродвигателя, диодный мост, включенный диагональю переменного тока в цепь обратной связи регулятора скорости, сумматор, к одному из входов которого через первый блок нелинейности под3 985914 ключен датчик тока возбуждения, соединенный с датчиком напряжения первый блок выделения модуля, последовательно соединенные второй блок нелинейности, датчик статического момента S электродвигателя, второй блок выделения модуля и пороговый элемент, а также блок перемножения, второй диодный мост, третий блок нелинейности, третий блок выделения модуля, диод и ре- 10 зисторы, при этом входы второго и третьего блоков нелинейности подклю чены к датоику тока возбуждения, выход первого блока нелинейности через резистор, шунтирующий первый блок выделения модуля, соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к диагонали постоянного тока второго диодного моста, диагональ переменного тока кОторого включена в 20 цепь обратной связи регулятора тока якоря, выход порогового элемента через второй резистор, шунтированный третьим блоком выделения модуля, входом подключенного к датчику напряже- 25 ния, соединен с одним из входов блока перемножения, второй вход которого подключен к выходу третьего блока нелинейности, а выход — через диод встречно диагонали постоянного тока 30 первого диодного моста, шунтированного третьим резистором (2J.

Однако в данном устройстве не учитывается регулирование момента электродвигателя с.упреждением стопорения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электропривод постоянного тока с подчиненным регулированием параметров, содержащий электродвигатель и последовательно соединенные задающий блок, регулятор напряжения на якоре, регу- лятор тока якоря и управляемый преобразователь, к которому подключен якорь влектродвигателя, последовательно соединенные регулятор тока возбуждения и возбудитель, к выходу которого подключена обмотка возбуждения двигателя, а также подключенные к вхо-э0 дам соответствующих регуляторов датчик напряжения на якоре, датчик тока якоря и датчик тока возбуждения, сумматор, входы которого соединены с дат-. чиком напряжения на якоре и датчиком тока возбуждения, а выход - с диагональю постоянного тока диодного моста, при этом входы регулятора возбуждения соединены также с датчиком напряжения на якоре и через блок нелинейности с дат чиком то ка я коря (3) .

Недостатками известного устройства являются отсутствие учета электроприводом напряженности передач механизма перед стопорением, недостаточность учета влияния только амплитуды напряжения питающей преобразовательный агрегат сети на опрокидывание инверторного режима преобразователя, в то время как большинство приводов постоянного тока выполнено по системе генератор - двигатель. Это приводит к снижению надежности электромеханической системы отопорящегося механизма.

Цель изобретения - повышение надежности механической части привода.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод постоянного тока с подчиненным регулированием параметров введены датчик статического момента, последовательно соединенные задатчик максимально допустимого момента, второй сумматор, блок дифференцирования и функциональный преобразователь, а также два диодных моста и последовательно соединенные дат чик напряжения сети и анализатор фор:мы напряжения сети, причем датчик ,статического момента подключен. к входу второго сумматора, второй выход которого соединен непосредственно с вторым входом функционального преобразователя, выходы которого подключены к диагонали постоянного тока второго диодного моста, выходы анализатора формы напряжения сети соединены с диагональю постоянного тока

Ф третьего диодного моста, а диагонали переменного тока всех диодных мостов включены ежду датчиком тока якоря и входами регулятора тока яко- ря.

На чертеже изображена структурная схема электропривода.

Электропривод содержит последовательно включенные задающий блок 1, регулятор 2 напряжения на якоре, регулятор 3 тока якоря и управляемый преобразователь 4, к которому под.ключен якорь 5 электродвигателя. В электропривод входят также последовательно соединенные регулятор 6 тока возбуждения и возбудитель 7, к выходу которого подключена обмотка 8 возбудителя. К входам соответствующих

9859 регуляторов подключены датчик 9 напряжения на якоре, датчик 10 тока якоря и датчик 11 тока возб>ждения.

Входы сумматора 12 соединены с датчиком 9 напряжения на якоре и датчиком 11 тока возбуждения, а его выходс диагональю постоянного тока диодного моста 13. Входы регулятора 6 возбуждения соединены также с датчиком 9. напряжения ка якоре и через блок 14 нелинейности с датчиком 10 тока якоря. Кроме того, электропривод содержит датчик 15 статического момента и последовательно с<оединенные задатчик 1р максимально допустимого момента; сумматор 17., блок 18 дифференцирования и функциональный преобразователь 19, а также два диодных моста 20 и 21 и последовательно соединенные датчик 22 напряжения сети и ® анализатор 23 формы напряжения сети, причем датчик 15 статического момента подключен к входу сумматора 17, второй выход которого подключен непосредственно к второму входу функци- онального преобразователя 19, выходы ,которого подключены к диагонали постоянного тока диодного моста 20, выходы анализатора 23 .формы напряжения сети соединены с диагональю по- З стоянного тока диодного моста 21, а диагонали переменного тока всех диодных мостов 13 20 и 21 включены между датчиком 10 тока якоря и входами регулятора 3 тока якоря. Вал элек- 3s тродвигателя соединен с нагрузкой 24, Электропривод работает следующим образом.

При отсутствии сигнала с выхода задающего блока 1 сигналы на выходах регулятора 2 напряжения на якоре и регулятора 3 тока якоря также отсутствуют и электродвигатеЛь неподвижен., С задатчика 16 максимально допустимо го момента на сумматор 17 поступает только лишь задание на максимально допустимый момент, так как нагрузка

24 неподвижна и показание датчика 15 статического момента равно нулю. На выходе блока 18 дифференцирования сигнал отсутствует> так как на его вход подается постоянная величина, определяемая максимально допустимым моментом двигателя. Напряжение, вырабатываемое функциональным преобразователем 19, является наибольшим, поскольку определяется полным максимально допустимым моментом. Это напряже14 6 ние поступает на диагональ постоянного тока диодного моста 20.

На выходе датчика 11 тока воэбуждения и датчика 9 напряжения на якоре сигналы равны нулю, поэтому сумматор

12 вырабатывает минимальное напряжение, поступающее на диагональ постоянного тока диодного моста 13.

С выхода датчика 22 напряжения питающей сети преобразованный анализатором 23 формы напряжения в соответствии с видом управляемого преобразователя 4 сигнал поступает на диодный мост. 21. На выходе. анализатора 23 сигнал соответствует амплитуде напряжения сети, если управляемым:преобразователем 10 служит тиристорный преобразователь, амплитуде первой гармоники напряжения сети, если преобразователем 4 служит система синхронный двигатель - генератор постоянного тока, и квадрату амплитуды первой гармоники, если преобразователь 4. выполнен по системе синхронный двигатель - генератор. постоянного тока.

Полярности напряжения на входе диодных мостов 13, 20 и 21 и напряжения с датчика 10 тока якоря противоположны. Тк как ток якоря отсутствует и напряжения на диодных мостах

13, 20 и 21 приложены в непроводящем направлении, то сигнал с регулятора

3 тока якоря также отсутствует.

В обмотке 8 возбуждения электродвигателя возбудитель 7 поддерживает ток небольшой величины, так как на его вход поступает наименьший сигнал с выхода регулятора 6 тока возбуждения вследствие отсутствия сигналов с датчиков 10 и 9 тока якоря и напряжения.

При переводе задающего блока 1 из нулевого положения в положение, определяемое требуемой скоростью, через регулятор 2 напряжения на якоре и регулятор 3 тона якоря сигнал воздействует на управляемый преобразователь 4, на его выходе появляется напряжение и начинается разгон электродвигателя. До выбора зазоров в передачах регулятор 3 обеспечивает малый ток якоря, регулятор 6 тока возбужденияограниченный магнитный потом, и передачи механической системы входят в зацепление мягко, без ударов.

Ограничение магнитного потока достигается благодаря вводу блоком 4

7 98591 нелинейности задерживающего действия положительной обратной связи по потоку якоря с датчика 10 тока якоря на вход регулятора 6 тока возбуждения.

После выбора зазоров ток якоря быстро ю растет, и благодаря воздействию положительной обратной связи на регулятор 6 напряжение на выходе возбудителя 7 увеличивается и ток и обмотка 8 возбуждения электродвигателя начинает 10 расти в функции тока якоря, его рост ограничивается насыщением электродвигателя.

Величина и скорость нарастания тока якоря ограничиваются условиями ком-1> мутации, максимально допустимым моментом, величиной напряжения сети.

На вмод диодного моста 13 поступает сигнал с сумматора 12, вырабатываемый по условиям коммутации, определяемым 20 соотношением величин напряжения на якоре и тока возбуждения. На вход ди одного моста 21 поступает сигнал с датчика 22. напряжения сети. На вход диодного моста 20 тоже поступает сиг- 5 нал.

В сумматоре 17 определяется разность между максимально допустимым моментом, задаваемым задатчиком 16 максимально допустимого момента, и 30 статическим моментом на валу электродвигателя, Последний измеряется датчиком 15 статического момента. Эта разность, определяемая допустимым ростом момента, развиваемого электро- р5 двигателем, воздействует на функциональный преобразователь 19 непосредственно, а воздействуя на функциональный преобразователь 19 через блок дифференцирования !8 она регулирует - 40 нарастание момента с упреждением.

Когда разность фактического и заданного значений статическсго момента мала, а скорость уменьшения этой разности велика, с выхода функцио- 45 нального преобразователя 19 на вход диорного моста 20 поступает малое напряжение и сравнивается с напряжением с выхода датчика 10 тока якоря. При превышении последний напряжения с выхода функционального преобразователя 19 на регулятор 3 тока якоря воздействует отрицательная обратная связь по току якоря, напряжение на выходе регулятора 3 тока якоря ограничивается, тем самым ограничивая рост тока якоря и, следовательно, момент на валу электродвигателя.

Так как диодные мосты 13, 20 и 21 своими выходами подключены к трем параллельным цепям обратной связи по току якоря, на вход регулятора 3 тока якоря действует та обратная связь, где величина напряжения, прило>ненного к диодному мосту, наименьшая.

При переводе двигателя в режим

Iðåâåðñà ток якоря меняет знак, переходя через ноль. При малых токах якоря блок 14 нелинейности задерживает действие положительной обратной связи по току якоря, напряжение на выходе регулятора 6 тока возбуждения мало, также мало напряжение на выходе возбудителем 7, и по обмотке возбуждения 8 течет малый ток. До выбора зазоров реверс двигателя проходит при низких моментах.

После выбора зазоров резко возрастает. ток якоря, на вход регулятора

6 тока возбуждения действует положительная обратная связь по тску якоря. Начинается процесс роста тока возбуждения в функции тока якоря так же, как и при разгоне электродвигателя. Аналогичные процессы протекают и при торможении.

Если перед торможением, реверсом или при стопорении электродвигатель имеет скорость больше основной и, следовательно, его магнитный йоток ослаблен, то, так как в этих режимах магнитный поток растет выше номиналь ного, значительно возрастает противоЭДС электродвигателя. В случае, когда управляемь и преобразователь 4 является тиристорным преобразователем, возможен режим опрокидывания инвертора;

В предлагаемом электроприводе предусмотрено уменьшение противо-ЭДС двигателя при уменьшении напряжения сети. Уменьшается сигнал на выходе датчика 22 напряжения питающей сети, следовательно, уменьшается напряжение на выходе анализатора 23 формы напряжения. В этом случае оно пропорционально амплитуде питающего напряжения. На вход регулятора 3 тока якоря воздействует отрицательная обратная связь по току якоря с выхода датчика 10 тока якоря, уменьшается ток якоря и, следовательно, противоЭДС двигателя.

Отрицательная обратная связь по току якоря на входе регулятора 3 тока якоря, регулируемая в зависимости от существующего статического момен9 98591 та и скорости его изменения при помо- щи напряжения ограничения на диодном масте 20, в указанных выше режимах имеет особое значение, так как ток якоря и момент двигател в этих режимах особенно велики.

Таким образом, по сравнению с известными предлагаемый электропривод обеспечивает повышение надежности элек тромеханической системы стопорящихся 10 механизмов. формула изобретения

1S

Электропривод постоянного тока с подчиненным регулированием парамет)ов, содержащий электрсдвигатель и юследовательно включенные задающий лок, регулятор напряжения на якоре, 2в

)егулятор тока якоря и управляемый .1реобразователь, к которому подклюлен якорь электродвигателя, последовательно соединенные регулятор тока возбуждения и возбудитель, к выходу 25 которого подключена обмотка возбуждения двигателя, а также подключенные к входам соответствующих регуляторов датчик напряжения на якоре, датчик тока якоря и датчик тока воз- З > буждения, сумматор, входы которого соединены с датчиком напряжения на якоре и датчиком тока возбуждения, а выход - с диагональю постоянного тока диодного моста, при этом входы

ФФ улятора возбуждения соединены

4 I0 также с датчиком напряжения на якоре и через блок нелинейности с датчиком тока якоря, с т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности механической части привода, в него введены датчик статического момента, последовательно соединенные задатчик максимально допустимого момента, второй сумматор, блок дифференцирования и функциональный пре» образователь, а также второй и третий диодные мосты и последовательно ссединеиные датчик напряжения сети и анализатор формы напряжения сети, причем датчик статического моментаподключен к входу второго сумматора, второй выход которого соединен непосредственно с вторым. входом функционального преобразователя, выходы которого подключены к диагонали постоянного тока второго диадного моста, выходы анализатора формы напряжения сети соединены с диагональю постоянного- тока третьего диодного моста, а диагонали переменного тока всех диодных мостов включены между датчиком тока якоря и входами регулятора тока якоря.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 635584, кл. Н 02 P 5/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

If 729800, кл. H 02 P 5/06, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

И 586131, кл. H 02 Р 5/26, 1973.