Устройство для определения скорости двигателя в электроприводе с двухзонным регулированием Советский патент 1983 года по МПК H02P5/00 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в электроприводах прокатных станов, экскаваторов и кранов. В известных двухзонных системах регулирования скорости двигателя постоянного тока в качестве традиционных датчиков скорости используются тахогенераторы, механически связанные с валом двигателя. Недостатком тахогенераторов является наличие зубцовых, коллекторных и оборотных пульсаций, для подавления которых устанавливаются фильтры, что снижает динамические показатели электропривода. Кроме того, тахогене раторы характеризуются недостаточной надежностью из-за возможного нарушения механической связи с валом двига теля, что требует постоянного надзора со стороны эксплуатационного персонала с целью поддержания надежной Работы датчиков скорости. Для улучшения энергетических показателей работы электроприводов экскаваторов и кранов используют даухзонные системы регулирования скорости вместо традиционных однозонных. Известно устройство для определения скорости двигателя постоянного тока в электроприводах с двухзонным регулированием, содержащее датчик ЭДС«двигателя, датчик тока возбуждения и последовательно соединенный с ним нелинейный преобразователь, блок деления, входы которого соединены с выходами датчика ЭДС двигателя и нелинейного преобразователя Г1 . Блок деления осуществляет операцию деления в соответствии с выражением 0) где - ЭДС двигателя; f - поток возбуждения двигателя;. ии - частота вращения двигателя. Данное устройство обладает широкими функциональными возможностями, однако точность операции деления значительно снижается при малых значениях ЭДС двигателя в первой зоне и малых значениях потока во второй зоне. Кроме того, блок деления, испбльзуемый в устройстве, является сложным узлом что снижает надежность работы устройства в целом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения скорости двигателя в электроприводах с двухзонным регулированием, содержащее датчик ЭДС двигателя, датчик тока возбуждения и последовательно соединенный с ним нелинейный преобразователь, пропорциональный усилитель, подключенный пер.вым входом к выходу нелинейного преобразователя, а вторым входом соединенный с источником постоянного напряжения, суммирующий усилитель, два ключевых элемента, инвертор знака и два диода, причем выход пропорционального усилителя подключен к входу суммирующего усилителя через первый ключевой элемент и через последовател°ьно соединенные инвертор знака и второй ключевой элемент, а выход датчика ЭДС двигателя подключен к входу суммирующего усилителя и через первый и второй диоды - к управляющим входам соответственно первого и второго ключевых элементов. На входе пропорционального усилителя осуществляется операция алгебраического суммирования напряжений выхода нелинейного преобразователя и источника постоянного напряжения, В результате на выходе пропорционального усилителя формируется напряжение, пропорциональное составляющей скорости за счет ослабления потока двигателя. Далее выходное напряжение пропорционального усилителя по одному из двух каналов через первый ключевой элемент -или через инвертор знака и второй ключевой элемент поступает на вход суммирующего усилителя, где алгебраически суммируется с выходным напряжением датчика ЭДС. Выходом устройства является выход суммирующего усилителя1 2 1.

В известном устройстве наличие суммирующего усилителя с двумя входами, на которые поступают сигналы с первого или второго ключейых элементов, а также с выхода датчика ЭДС, усложняет устройство.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения скорости двигателя в электроприводе с двухзонным регулированием, содержащем датчик ЭДС двигателя, датчик тока возбуждения, последовательно соединенный с ним нелинейный преобразователь, пропорциональный усилитель, подключенный первым входом к выходу нелинейного преобразователя, а вторым входом - к источнику постоянного напряжения, два ключевых элемента, инвертор знака и два диода, причем выход пропорционального усилителя соединен с инвертором знака и первым ключевым элементом, второй ключевой элемент подключен к выходу инвертора знака, а выход датчика ЭДС двигателя через первый и второй диоды подклю eн к управляющим входам соответственно первого и второго ключевых элементоб, катод первого диода дополнительно соединен с третьим входом пропорционального усилителя, а анод второго

диода - со вторым входом инвертора знака.

На чертеже представлена блок-схема устройства для определения скорости

двигателя в электроприводе с двухзонным регулированием.

Предлагаемое устройство содержит датчик 1 тока возбуждения, соединенный последовательно с нелинейным преобразователем 2, выход которого подключен к первому входу пропорционального усилителя 3, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения. Выход пропорционального усилителя 3 подключен к первому ключевому элементу k и через инвертор знака 5 - ко второму ключевому элементу 6. Выход датчика 7 ЭДС двигателя через первый диод 8 соединен с третьим входом пропорционального усилителя 3 и управляющим входом первого ключевого элемента , а через второй диод 9 со вторым входом инвертора знака 5 и управляющим входом второго ключевого элемента 6.

Устройство работает следующим образом.

Принцип действия устройства для измерения скорости заключается в измерении и суммировании двух составляющих: пропорциональной ЭДС двигателя и пропорциональной приращению скорости при изменении потока возбуждения двигателя. 51 Скорость двигателя до основной, Т.е. с неизменным потоком возбуждения, пропорциональна ЭДС двигателя и может быть определена следующим обра . зрм --е%(йом где (Л - текущее значение скорости двигателя до основной; In- ЭДС двигателя; %ом номинальный .поток двигателя При регулировании скорости выше основной, т.е. при постоянстве ЭДС двигателя, приращение скорости зависит от степени ослабления потока воз буждения двигателя и может быть опре делена .(3) где Дев; приращение скорости выше основной; QHOM номинальная ЭДС двигателя - текущее значение потока возбуждения; иоМ номинальная скорость двигателя.. Общее выражение для скорости в пе вой и второй зонах регулирования име ет вид . бедном ...1 (4 М;-Ц;- -Ди1) f иол Г И Сигнал датчика 1 тока возбуждения поступает на вход нелинейного преобразователя 2. Напряжение с выхода не линейного преобразователя 2, пропорциональное потоку двигателя, поступа ет на первый вход пропорционального усилителя 3, на второй вход которого поступает напряжение источника опорного напряжения. В результате алгебраического суммирования этих двух на пряжений реализуется зависимость в соответствии с выражением (З)- На третий вход пропорционального усилителя через первый диод 8 поступает сигнал датчика ЭДС 7. имеющий полярность +, в результате на выходе пропорционального усилителя 3 реали зуется зависимость в соответствии с выражением () для положительного значения ЭДС двигателя, что справедливо при вращении двигателя в одну сторону. При вращении двигателя в другую сторону сигнал датчика 7 ЭДС изменяе полярность на -, первый диод 8 зл99 6Пирается, второй диод 9 открывается и сигнал датчика 7 ЭДС поступает на второй вход инвертора знака 5. На первый вход инвертора знака 5 поступает выходной сигнал пропорционального усилителя 3. Таким образом осущес твляется алгебраическое суммирование сигналов на входе инвертора знака 5 в соответствии с выражением С) для отрицательного значения ЭДС двигателя. В этом случае сигнал пропорционального усилителя 3 соответствует приращению скорости во второй Зоне за счет ослабления потока возбуждения по выражению (З). Для получения сигналов по скорости обоих знаков выход пропорционального усилителя 3 соединен со входом первого ключевого элемента k, а выход инвертора знака 5 - со входом второго ключевого элемента 6, причем выходы обоих ключевых элементов соединены вместе. Ключевые элементы управляются автоматически с помощью диодов 8 и 9 в зависимости от полярности ЭДС. Причем при положительной полярности ЭДС в открытом диоде 8, открывается ключевой элемент k, а выходной сигнал устройства формируется пропорциональным усилителем 3 путем алгебраического суммирования трех сигналов в соответствии с выражением (k), При отрицательной полярности ЭДС и открытом диоде 9 открывается к/вочевой элемент 6, а выходной сигнал устройства формируется инвертором знака . 5 путем алгебраического суммирования сигналов на входе в соответствии с выражением (k). В обоих случаях, т.е. независимо от полярности ЭДС двигателя, на выходе инвертора знака 5 формируется сигнал скорости по модулю +. в соответствии с выражением С) . В предлагаемом устройстве по сравнению с известным отсутствует суммирующий усилитель, что упрощает устройство. Небольшой порог понапряжению, создаваемый диодами 8 и 9 при суммировании сигналов на входах пропорционального усилителя 3 и инвертора знака 5, может быть достаточно просто скомпенсирован схемой компенсации падения напряжений в p-vi-nepexoдах. Кроме того, суммирование сигнала, пропорционального ЭДС двигателя, и сигнала, пропорционального приращению скорости во второй зоне, осуществляется один раз или на входе пропорц иона ль но го усилителя 3jipM положительной полярности-ЭДС или на входе инвертора знака 5 при отрицательной полярности ЭДС. Формула изобретения Устройство для определения скорости двигйтеяя а электроприводе с двух-Ю зонным регулированием, содержащее датчик ЭДС двигателя, датчик тока возбуждения, последовательно соединенный с ним нелинейный преобразователь, про порциональный усилитель, подключенный I первым входом к выходу нелинейного преобразователя, а вторым входом - к источнику постоянного напряжения, два ключевых элемента, инвертор знака и два диода, причем выход пропорциональ-з ного усилителя. соединен с инвертором 100 99 знака и первым ключевым .э 1ементом, второй ключевой элемент подключен к выходу инвертора знака, а выход датчика ЭДС двигателя через первый и второй диоды подключен к управляющим входам соответственно первого и второго ключевых элементов, отличающееся тем, что, с целью упрощения, в нем катод первого диода подключен к третьему входу пропорционального усилителя, а анод второго диода ко второму входу инвертора знака. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гарнов, В. К. и др. Унифицированные системы автоуправления электроприводом в металлургии. М,, Металлургия, 1971, с. 180-182. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 Р 5/00, 1978.