Способ двухзонного регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока и устройство для его осуществления

 

Оп ИСАНИЕ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.0881 (21) 3327228/24-07 с присоединением заявки М— ($4)iA NN З

Н 02 Р 5/06

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070283. Бюллетень Йо 5 (33) УДК 62-83 i 62k . . 314. 5 (088, 8) Дата опубликования описания 07.02ВЗ

» ;ц фф, Ъ .Е»";" -НЫФмарк, -::*,;,-т",", ц

- «.:»

Всесоюзный научно;исследовательский и про конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в йромышленности,сельском хозяйстве и на транспорте

A.A» Венедиктов, Е.Д. Лебедев, Е.Н. Ли и Г.Е. Раевский (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДВУХЗОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ

ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может. быть использовано в электроприводах экскаваторов и реверсивных прокатных станах ° 5

Известен способ двухзонного регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, согласно которому сравнивают напряжение задания и напряжение обратной связи по 1О

ЭДС электродвигателя в функции разности упомянутых напряжений и под« держивают поток возбуждения электродвигателя на уровне номинального, а при частоте вращения выше основной сравнивают заданное значение потока с его действительньм значением и ре- . гулируют поток вОэбуждения электродвигателя. При этсм дополнительно осуществляют разделение режимов путем преобразования действительного значения потока и уменьшения заданного значения потока в зоне основнойчастоты вращения (1).

Электропривод, реализующий этот способ, содержит регулятор ЭДС в 25 канале управления напряжением на якоре электродвигателя и регулятор потока в канале регулирования возбуждения, а также датчики ЭДС и потока. Необходимьзн элементом этого электропривода является узел разделения режимов, который усложняет электропривод.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ двух" зонного регулирования частоты вращения электропривода постоянного. тока, согласно которому сравнивают напряжение задания и напряжение обратной связи по ЭДС электродвигателя, в зоне до основной частоты вращения изменяют напряжение на зажимах якоря электродвигателя в функции разности упомянутых напряжений и поддерживают поток двигателя на уровне .номинального, а при частоте вращения вьвпе основной сравнивают номинальное значение потока с его действительньм . значением и регулируют поток возбуждения электродвигателя 52 3.

Укаэанный способ реализовай в устройстве с двухзонным регулированием частоты вращения, содержащем систему регулирования ЭрС электродвигателя, снабженную выводами для подключения к якорной обмотке электродвигателя, к входу которой под" ключены источник заданйя и выход датчика ЭДС, систему независимого

995248 регулирования потока с регулятором потока и подключенньм к его входу датчиком:потока, при этом выход системы регулирования ЭДС соединен с якорной обмоткой электродвигателя, а выход системз регулирования потока - с обмоткой возбуждения электродвигателя.

К недостаткам данных устройств относится то, что связь контуров регулирования напряжения преобразователя и потока двигателя осуществляется по заданному значению частоты, вращения, а не по фактическому.

При таком исполнении связи процессы в контуре регулирования обус ловлены не фактическим состоянием системы, а заданник. Например, в режиме столорения возможно ослабление поля при неподвижном приводе, что ведет к ослаблению момента к в ряде случаев к невозможности разгона привода.

Вытолнение системы для реализации известного способа Г2 3 связано со эначительжми сложностями,. так как требует установки множительных эле-. ментов на входах систем регулирования

ЭДС и потока.

Цель кэобретения - повьааение быстродействия электропривода в режиме стопорения и упрощение.

Указанная цель достигается тем, Зо что увеличивают абсолютное значение напряжения обратной связи по ЭДС на величину, пропорциональную полученной разности номинального значения потока и его действительного значе- 1 И . ния, причем знак дополнительного напряжения устанавливают совпадающим со знаком действительногоозначения

ЭДС, определяют модули номинального и действительного значений ЭДС,. 40 сравнивают их и в функции полученной разности регулируют поток возбуждения электродвигателя.

Кроме .того, в электропривод, реа.лизующйй способ, введены два усилителя, делитель напряжения, пропорционального номинальному потоку, регулятор постоянства .ЭДС,:ключевая

Т-образная схема, два плеча которой образованы резисторами, диагонадьэмиттерной целью транзистора, база которого соединеНа с выходом датчика

ЭДС, а коллектор - с общим выводом системы регулирования, лрй этом один усилитель выполнен лропорционалънюю, а другой - пропорциональным с односторонним ограничением, причем вхо- . ды второго усилителя соединены с делителем напряжения и датчиком по-. тока, aего выход непосредственно и через последовательно соединенные 60 ключевого Т-образную схему и первый усилитель подключен к входам системы регулирования ЭДС электродвигателя, и выход датчика ЭдС к входу регулятора постоянства ЭДС, выход ко- Я торого соедкнен с входом регулятора потока.

На чертеже представлена схема устройства.

В электропркводе двигатель 1 постоянного тока соединен с системой

2 регулирования ЭДС и с системой 3 регулирования потока возбуждения.

В системе 2 регулирования ЭДС выход регулятора 4 частоты вращения соединен с вхоцом силового преобразователя 5, выходом подключенного к якорной обмотке двигателя 1. Первый вход регулятора 4 частоты вращения соединен с источником задания, а второй - с выходом датчика 6 ЭДС.

Выход регулятора 7 потока соедкйеи с входом преобразователя 8, выходом подключенного к обмотке возбуждения двигателя 1. Первый вход регулятора 7 потока соединен с выходом регулятора 9 постоянства ЭДС; входом соединенного с выходом датчика 6 ЭДС, а второй вход — с выходом датчика 10 потока. Входы усилителя 11 с односторонним ограничением подключены к выходу делителя 12. напряжения, напряжение которого пропорционально номинальному потоку возбуждения, и к выходу датчика 10 потока, а его выход соединен непосредственно и через последовательна соединенные Т-,образ- ную ключевую схему 13, в диагональ которой включен транзистор 1.4, и усилитель 15 с входом регулятора 4 частоты вращения ° База транзистора

14 соединена с выходом датчкка 6 ЭДС, а коллектор - с общим выводом системы регулирования. Выход датчика 6

ЭДС, кроме того, подключен к входу регулятора 9 постоянства ЭДС, выход которого соединен с входом регулятора no ðêà. Т-.образная ключевая схема

13 содержит резисторы 16 и 17.

1 способ осуществляется следующим образом.

Абсолютное значение сигнала обратной связи увеличивают на величину, пропорциональную разности номинального потока двигателя и его текущего значения, I

Знак дополнительного сигнала выбирают совпадающим с знаком сигнала датчика ЭДС. Таким образом, сигнал обратной связы изменяется во всем диапазоне частоты вращения, а не только до основной скорости, как в системах с обратной связью по ЭДС.

Поэтому каждому положению управляющего аппарата соответствуют и различные частоты вращения двигателя.

При этом лоток.возбуждения двигателя регулируют в функции разности модулей номинального и текущего значений ЭДС двигателя. устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом.

---99 524 8

Формула изобретекия

2$ замыкая тем самым клвчевув Т-образнув е0 ЭДС, систему независимого регулирования потсрса с регулятором потока и: подключенным к его входу датчкком потока, при этсм выход систеиы ре« гулирования Э@С соединен с якорной

6S Щмоткой электродвигателя, а выход.

Частота вращения до-основной регулируется изменением напряжения системы 2 регулирования ЭДС при но- . минальном выходе системы 3 регулирования потока возбуждения ° -При изме° ненни частоты вращения в диапазоне выше основной напряжение системы 2 . регулирования ЭДС остается практически неизменным,. а увеличение частоты вращения -достигается эа счет умень-. шения напряжения системы регулирования.потока- возбуждения.

На входе введенного усилителя ll с односторонним ограничением сравниваются сигналы,. поступающие с вы хода делителя 12, напряженке которого пропорционалъно номинальному потоку возбуждения, к с выхода дат - .чика 10 цотока. flpa ЭДС-двнгателя-, незначительно отличающейся оТ номи-нальной (95-98% E„},-напряжение ре-.:., гулятора 9 постоянства ЭДС начинает уменьшаться, уменьшая. йорк возбуж- денкя двигателя 1.

При уменьшении потока напряженке иа выходе датчика .10 потока уменьшается. и на выходе:усилйтеля 11 йоявляется положительное найряжение, . которое поступает на вход ключевой

Т образной схемы 13 -и на .второй вход регулятора 4.частоты вращения, .При направлений вращения двигате-. ля; соответствующем положительному, напряжению .на выкоде датчика 6 ЭрС, сигнал c его выхода, аоступающйй на вход базы транзистора 14 Т-образной схемы 13, открывает транзистор 14 схему 13. В этом случае на третий : вход регулятора 4 частоты вращения приходит дополнительный положительный сигнал, а напряженке с выхода усилителя 11 на вход регулятора 4 частоты вращения не ноступае«т.

Прк отрицательном напряжении на выходе .датчика 6 Э3С «лючевая Т-образная схема 13 открывается, и .иа четвертый вход регулятора 4 частоты вращения в дополнение к положительному напряжению усилк«теля 11 посту- пает отрицательное напряжение усилителя 15 по абсолютной величине в два раза превышающее напряженке уссклителя 11. Таким образом, к отрицательному напряжению датчика 6 ЭДС добавляется отркцателъное напряжение усилителя 15. При этом сумма .сигналов со второго, третьего и четвертого входов регулятора 4 частоты вращения образует сигнал обратной связи, пропорциональный частоте вращения,при скорости вышеосновной.

В режиме стопорения в системах с независимна регулированием потока прн известном способе момент двигателя уменьшается в отношении кратности ослабления поля

М = М„-"11-, й= пою

6, где М„.- номинальный момент двигате ля!

М - момент двигателя при ослабленном токе и„ - номинальная частота-враще- нкяу

n - частота вращения при ослабленном коле.

Если момент привода при ослаблен» ном поле меньше, чем момент статического сопротивленйя, привод не разгоняется. В этом случае оператор затратит время иа повторное: выполнение операцйи, уменьшив при этам нагрузку привода.

Система регулирования.ЭдС имеет

3$. на входе эадатчик интенсивности.:

Затрата времени на повторнув операцию, т.е. время изменения напряжения задания на выходе задатчика asтенсивности от задания полной час-.

-Щ тоты-вращения до номинальной и от

1 номинальной до полной, согласно пред= лагаемому -способу не требуется.

1, Способ двухэонного,регулироаанйя частоты вращения электродвигателя постоянного тока, согласно котоЗ0 .рому сравнйвают напряжение задания к напряжениЕ обратной связи по ЭДС электродвигателя, в зоне до основной частоты вращения изменяют напряженке на зажимах. якоря электродвигателя в функции разности упомянутых напряженйй к поддерживают поток возбумдения электродвигателя на уровне номинального,- а прн частоте вращения виае основной сравнивают номинальное значение потока с его действительньвс

40 значением и регулируют поток воэбуж" денкя электродвигателя, о т л к ч аю щ и й-с я тем, что, с цельв повы-шения быстродействия в режиме стопорения, увеличивают абсолютное значение напряжения обратной связи по. .ЭдС на величину, пропорцкональнув полученной разности номнналъного значения потока и его действителъиого.значения, причем знак дополнительного напряжения устанавливают .совпадающим co знаком действительного значеккя

ЭДС, определяют модули номкналъкого и действительного значений ЭДС.

-2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее систему регулирования ЭДС электродвигателя, снабженную выводами для подключения х якорной обмотке электродвигателя к входу указанной системы кодклвчекы источник задания к выход датчика

995248

Составитель В. Кузнецова

Редактор H. Кешеля Техред Л.Пекарь Корректор Ю. Прохненко и В ° » «»«

Заказ 666/42 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал Ппп Патент, .г . Ужгород, ул. Проектная, 4 системы регулирования потока - с обмоткой возбуждения электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,i с целью повышения быстродействия, в режиме стопорения электропривода и упрощения, в него введены два усилителя, делитель напряжения, пропорционального номинальному потоку, регулятор постоянства ЭДС, ключевая

T-образная схема, два плеча которой образованы резисторами, диагональ эмиттерной цепью транзистора, база которого соединена с выходом датчика ЭДС, а коллектор - c общим выводом системы регулирования, при этом один усилитель выполнен пропорциональным, а другой — пропорциональным с односторонним ограничением, причем входы второго усилителя соединены с делителем напряжения и датчиком потока, а его выход непосредственно и через последовательно соединенные ключевую Т-образную схему и первый усилитель подключен к входам системы регулирования ЭДС электродвигателя, и выход датчика ЭДС подключен к вхо- ду регулятора постоянства ЭДС, выход

;которого соединен с входом регулятора потока. о

Источники информации, lIpHHRTH9 во внимание при экспертизе

1. Шипилло В.П. Автоматизирован-. ный вентильный электропривод. М., f5 Энергия, 1969, с. 386-389.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2523704/07, кл. Н 02 P 5/06, 1977.