Устройство для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу и может быть использовано в системах двухэонного регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока. Известно устройство для разделения режимов управления электродвиаа:телем постоянного тока, содержащее фг зочувствительный выпрямитель, связанный с регулятором напряжения, усилйтель задания потока, регуляторпотока, интегро-задающее устройство, и :котором управление потоком электро двигателя постоянного тетка не зависи ot его электродвижущей силы Cl3« Недостатком устройства для зазделёния режимов управления электродвиг 1телем постоянного тока является его дЛожность вследствие применения трех ззщатчиков интенсивности, а также ухудшение качества переходных процес сов и накопление в интегро-задающем устройстве ошибки регулирования. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последо вательно соединенные фазочувствитель ный выпрямитель, промежуточный усилитель, усилитель с блоком ограничения , регулятор напряжения, а также усилитель задания лотока с нелинейHfcjM преобразователем, выпрямиTe fib j ; датчик напряжения, последобательно соединенные блок згадания потока и ре г1улятор потока Г2 . Недостатком известного устройства является неоптимальное протекание переходных процессов разгона, реверс и торможения при двухзонном регулироваиии скорости электродвигателя по стоянного тока. Оптимальними для большинства элек троприводов при работе электродвигателя постоянного тока выше основной скорости считаются такие переходные Процессы, когда при разгоне сначала увеличивается напряжение на двигателе при постоянстве его потока, а затем снижается поток при постоянстве напряжения (либо ЭДС) электродвигателя постоянного тока. При торм зжзнии электродвигателя со скорости выше основной Сначала восстанавливается поток до номинального при посто янстве напряжения (либо ЭДС) электро двигателя, а затем снихсается напряжение при постоянстве патока, В устройстве при двухзонном регулировании скорости процессы изменения напряжения и потока двигатели будут протекать одновременно, если темп изменения сигнала на выходе фазочувствительного выпрямителя ввиге те па изменения скорости электродвигател Действительно, при быстром изменении апряжения на выходе фазочувствительч ого выпрямителя одновременно и еяются как сигнал задания на напряение якоря электррдвигателя на выоде усилителя с блоком ограничения, ак и сигнал задания на поток на выоде усилителя задания потока с неинейным преобразователем, так как стройство не содержит инерционных элементов, линий задержки и интеграторов . Схемы с одновременным изменением напряжения и потока электродвигатеЛЯ постоянного тока не находят применение для Значительнс5й части электроприводов и, в частности, в главных- приводах реверсивных прокатных ст;анов„ Цель изобретения - повышение качества переходных процессов при двух- зонном регулировании скорости электро двигателя постоянного тока. Поставленная цель доетига:ется тем, что в устройство для разделения режимов управления электродвигателем по стоянного тока, содержащее последовательно соединенные фазочувствительный выпрямитель, промежуточный усилитель, усилитель с блоком ограничения, ре- гулятор напряжения, а также ускСлитель задания потока с нелинейным преобра.зователем,- вншрямитель датчик напряжения, последовательно соединенные блок задания потока и регулятор погока, дополнительно введены два компара.тора, блок реверса, датчик потока, ключ, реверсивный ключ, блок ззДания напряжения, вьшолненный йа потенциометре, а блок ограничения снабжен потенциометром, механически сочлененным с потенциометромблока-за™ Дания напряжения, П1И этомдатчик потока через первый компаратор соединен с управляющим входом реверсивного ключа, включенного в цепь положительной обратной свяЭи усилителя с блоком ограничений, выход блока задания потока соединен с вторым входом первого компаратора, датчик напряжения через выпрямитель и второй компаратор соединен с управляющим входом ключа, включенного мёж,цу выходом нелинейного преобразователя и вторым входом регулятора потока, выход промежуточного усилителя через блок реверса соединэн с вторым вхо дом второго компаратора, третий вход которого соединен с потенциометром блока задания напряжения, а инверсный вход блока реверса соединен с датчиком напряжения. На чертеже представгена блок-схема устройства для разделения режимов управления электродвигателем постоянного Тока. Устройство дла разде/ения режимов управления электродвигателем постоянного тока содержит последовательно

соединенные фазочувствительный выпрямитель 1, промежуточный усилитель 2, усилитель 3 с блоком 4 ограничения, регулятор 5 напряжения, а также усилитель б задания потока с нелинейным преобразователем 7, вьтрямитель 8, датчик .9 напряжения, последовательно соединенные блок 10 задания потока и регулятор 11, компараторы 12 и 13, блок 14 реверса, датчик 15 потока, ключ 16, реверсивный ключ 17, блок 18 задания напряжения выполнен на потенциометре 19, а блок 4 ограничения содержит потенциометр 20, механически сочлененный с потенциометром 19,. при этом датчик 15 потока через компаратор 12 соединен с управляющим уходом реверсивного ключа 17, включенного в обратную связь усилителя 3 с блоком 4 ограничения, выход блока 10.задания потока соединен с вторым входом компаратора 12, даГчик 9 напряжения через выпрямитель 8 и колша|ратор 13 соединен с управляющим входом ключа 16, включенного между выходом нелинейного преобразователя 7 и вторш« входом регулятора 11 пот.ока выхбЯ промежуточного усилителя 2 через блок 14 реверса соединен с вторым входом компаратора 13,третий вход которого соединен с потенциометром 19,а;инверсный вход блока 14 реверса соединен с датчиком 9 напряжения.

Компараторы 12 и 13 представляют собой усилители с большим коэффициентом усиления (больше пйтидесяти).

На входе компаратора 13 сравнивают ся сигнал блока 18 задания напряжения и выпрямленное напряжение с датчика 9 напряжения электродвигателя постоянного тока„ На входе компаратора 12 сравниваются сигналы с блока 10 задания потока и датчика 15 потока Входные параметры компараторов 12 и 13 полобраны таким образом,чтобы переключение реверсивного ключа 17 происходило при потоке электродвигателя Фррк в пределах (0,920,98) , (максимального потока) , а переключение ключа 16 - при напряжении на якоре электродвигателя постоянного тока в диапазоне , (0,920,98)U,(..,(. (Максимального напряжения).

рйычно, Ф, « UHONV

Реверсивный- ключ- 17 открыт, если поток электродвигателя постоянного тока ниже Фрр, ,. а ключ 16 открыт, если напряжение на якоре электродвигателя вьияе Up, j,;,. Если сигнал на фазочувствительном выпрямителе 1 и напряжение якорп электродвигателя равны нулю; то реверсивный ключ 17 и ключ 16 закрыты..

УстройстЕО работает следу ощим образом,

npv разгоне электропривода вЕдше основной скорости напряжение с выхо.да фазсчувствительного выпрямителя 1

разделяется на сигнал задания напряжения электродвигателя, сформированного на выходе усилителя 3 с блоком .4 ограничения, и сигнал задания на снижение потока электродвигателя сформированного на выходе усилителя б задания потока с нелинейным преобразователем 7,

Сигнал с выхода усил1|теля 3 с бло ком 4 ограничения воздействует на регулятор 5 напряжения, и начинается разгон электродвигателя постоянного тока за счет увеличения напряжения на его якоре. Напряжение с выхода усилителя б задания потока с нелинейным преобразователем 7 не проходит на вход регулятора 11 потока, так как ключ 16, соединяющий выход усилителя 6 задания потока с нелинейнкм преобразователем 7 и вход регулятора. 11 потока закрыт, поэтому на электродвигателе, определяемы (ТОЛЬКО напряжением блока 10 задания потока, равен номинальному потоку . Как только напряжение на якоре стайет выше , открывается ключ 16, и сигнал с выхода -усилителя б задания потока с нелинейны л преобразователем 7 проходит через ключ 16 на вход регулятора 11 потока. Напряжение усилителя 6 задания потока с нелинейным преобразователем 7 вычитается из сигнала блока 10 задания потока, и начинается процесс ослабления поля электродвигателя.

Как только поток электродвигателя станет ниже потока Фпрк/ открывается реверсивный Ключ 17 включенный в цепь положительной обратной свяэ.и -усилителя 3 с блоком 4 ограничения, что приводит к самовозбуждению усили теля 3 с блоком 4 ограничения, наг пряжение на усилителе 3 становится максимальным, определяемым напряжен ем блока 4 ограничения, и остается неизменньвд независимо -от изменения сигналов на входе усилителя 3 с блоком 4 ограничения.

При торможении электропривода со скорости выке основной сначала идет процесс восстановления потока, а напряжение на электродвигателе поддерживается номинальным за счет неизменяющегося ПО величине и знаку сигнала задания на выходе усилителя 3 с блоком 4 ограничения. Когда поток достигает значения Ф|1;,р, реверсивный ключ 17 закрывается, на выходе усилителя 3 с блоком 4 ограничения скачком уменьшается до нуля, и начинается процесс снижения напряжения на электродвигателе. Как только напряжение якоря станет ниже Up,, ключ 16 закрывается. Теперь поток остается номинальным независимо от изменения напряжения вплоть до U. образом, при разгоне электродвигателя вначале идет процесс изменения напряжения на нем при постоя стве потока, а затем снижение потока При постоянстве якорного напряжения; при торможении вначале восстанав гивается электродвигателя, а затем идет процесс снижения напряжения Последовательность процессов не эайисит от темпа изменения сигнала на выходе фазочувствительного выпрямите ля 1 вплоть до скачкообразного-, : Для изменения направления врзаде ия Грёверса) электродвигателя сигнал йа выходе фаэочуествительного вьпря1У|ителя 1 может измениться на протийоположный с теьтом, превышающим Темп изменения скорости электродвига tiejiH вплоть до скачка, В этом случае задание на изменение потока, формируемое на выходе (силихеля 6 задания потока с нелинейным преобразователем 7 и опреде7 яемое как разность абсолютных вели ин напряжений промежуточного усилителя 2 и усилителя 3 с блоком 4 orpa нйчения,воздействует на регулятор 11 потоками поток изменяется в зависимо сти от задающего сигнала.Если измене ние потока происходит в интервале от до Фрл , то реверсивный ключ 17 не закрывается, и хотя сигнал на выходе промежуточного усилителя 2 изменяет знак на противоположный, напряжение на выходе усилителя 3 с блоком 4 ограничения, напряжение на якоре электродвигателя неизменяется ни по величине, ни по знаку.; Таким ооразом, скорость электродззигателя изменится пропорционально выходному напряжению фазочувствительного выпрямителя 1, однако направление вращения электродвигателя не изменяется (реверса не произойдет)„ Для осуществления реверса в этом режиме в схему введен блок 14 реверса, на входе которого сравниваются по знаку сигналы с выхода прс-ме жуточного усилителя 2 и с выхода дат чика 9 напряжения, а выход блока 14 реверса воздействует на второй вход компаратора 13. Если си1-на,лы с выхода промежуточного усилителя 2 и датчика 9 напряжения разно1-о знака, то сигнал на выходе блЬка 14 реверса равен нулю, и схема работает обычным образом, В режиме peSepca напряженне на промежуточном усилителе .: изменится на противоположное, а знак сигнала на выходе датчика 9 напряжения останется прежним из-за неуправляемости самовозбужденного усилителя 3 с блоком 4 ограничения. На 1входе блгжа 14 реверса появляются сигналы одного знака, поэтому на яго выходе формируется напряжение, поступающее на второй вход компаратора 13, Ключ IS закрывается,, и начинается процесс, восстановления потока злектродвиГателя Д номинального. В момент времени, когда поток достигает значения Ф,йк f реверсивный ключ 17 закрывается и сигнал на выходе усилителя 3 с блоком 4 ограничения скачком изменяется на противоположный. Напряжение на якоре электродвигателя начинает изменяться с темпом, определяем№ 1 выходным .сигналом регулятора 5 напряжения. Кик только полярность напряжения на якоре изменится, сигнал на выходе блока 14 реверса становится равным нулю, В дальнейшем разгон электродвигателя происходит обычнкм образом. Таким образом, блок 14 реверса выявляет несоответствие между поляр ностями сигналов промежуточного усилителя 2 и датчика 9 напряжения (задание на реверс электррлвигателя) и воздействует на компаратор 13 для восстановления потока до номинального значения и деблокировки усилителк 3 с блоком 4 ограничения с целью изменения полярности напряжения на Якоре электродвигателя. Действие блока 14 реверса прекращаетсЯ; когда полярность датчика 9 напряжения будет соответствовать полярности промежуточного усилите ля 2. В L-яде случаев необходимо изменять Ыакскмальные значения напряжения на якорэ либо поток зле.1:тродвигате-пя„ Для изменения максимального нг5.п.ряжения йзмег-:7110т ограничение 5лока 4 О1раниченкя усилителя 3 при помощи поте.нцкомег.ра 20, а для измекек.-1Я потока - напряжение на выходе блока 10 задания потока. Чтобы работа устройства для разделания режимов управления электродви гателем постоянного тока лри изменении якорного напряжен1 я была уст-.Ячивой, яеоб.-содимо- синхронно и одновременно к:зменять как ограничение усилителя 3 с блоком 4 ограничения, так к выходной сигнал блока. 18 задания напряжения, чтобы переключение ключа Xб всегда происходило при напря;кении на электродвигателе, равном UnHK- Поэтому движки потенциометра 19 блока 18 задания напряжения и по-текцнометра 20 блока J ограничения усилителя 3 механически сблокированы .шждy .собой. При изменении максимального значения потока с помощью блока 10 задаййя потока необходимо;, чтобы переключение реверсивно.го клточа 17 всегда происходило в момент, когда поток равзн ФПР« о С эдой цэлью выхо.д блока 10 задания потока подключен тэкже и к зкоду компаратора 12 реверс.ивгтого ключа 17, а напряжение выхода блока 10 зад9.иг,к потока однозре.менно задает кадЧ максима.пьньгй поток элект.родвигателя. гак и у.7тавку

максимального потока компаратора 12 реверсивного ключа 171

Таким образом, устройство для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока позволяет оптимизировать переходные процессы разгона, реверса и торможения при двухзонном регулировании скорости двигателя и значительно улучшить их качество.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные фаэочувствительный выпрямитель, промежуточный усилитель, усилитель с блоком ограничения, регулятор напряжения, а также усилитель задания потока с нелинейным преобразователем, выпрямитель, датчик напряжения, по следовательно ., соединенные блок задания потока и регулятор Потока, отличающееся тем, что, с целью повышения качества переходных процессов (При двухзонном регулировании, в неiro дополнительно введены два компаратора, блок реверса, датчик потока, ключ, реверсивный ключ, блок задания напряжения, выполненный на потенциометре, а блок ограничения снабжен потенциометром механически сочлененным с потенциометром блока задания напряжения, при этом,датчик потока через первый компаратор соединен с управляющим входе реверсивного ключа, включенного в цепь .положительной обратной связи усилителя с блоком ограничения, выход блока задания потока соединен с вторым входом первого компаратора, датчик напряжения через вьтрямитель и второй компаратор соединен с управляющим входом ключа, включенного между (Л выходом нелинейного преобразователя и вторым входом регулятора потока, выход промежуточного усилителя через блок реверса соединен с вторым входом второго компаратора, третий вход которого соединен с потенциометром блока задания напряжения, а инверсР Ьо Во ный вход блока реверса соединен с датчиком напряжения. О1 4j 00