Устройство зависимого управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02P5/06 

110 Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным электроприводам постоянного тока с двухзонным регулированием частоты вращения электродвигателя и зависимым управлением магнитным потоком. Известно устройство зависимого управления потоком возбуждения электродвигателя,- содержащее регулятор ЭДС, входы которого, соединены с источником задающего напряжения, датчиком напряжения на якоре и датчиком тока якоря, а выход - с регулятором тока возбу5{одения р . В этом устройстве управление потоком возбужде- ния электродвигателя производится в функции ЭДС. Недостатком этого устройства является то, что уровень задания нача- ла ослабления поля (уменьшения тока возбуждения) меняется в зависимости от величины пускового тока якоря, т.е. уровень задания повьшается при увеличении пускового тока. При этом начало ослабления поля наступает поэже при повышенной ЭДС электродвигателя, что приводит к сокращению запаса, по напряжению преобразователя и уменьшению пускового тока якоря, и следовательно, к увеличению времени пере ходного процесса. / Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройс во зависимого управления потоком воз.буждения электродвигателя, содержащее регулятор ослабления поля, входы.которого соединены с источником задающего напряжения, датчиком напряжения и датчиком тока якоря электродвигателя, а выход - с контуром регулирования тока возбуждения злектродвига:теля, датчик частоты вращения и регу лятор напряжения, входы которого сое динены с датчиком и источником напря жения, а выход - с регулятором ослаб ления поля С 2 3. Недостатком этого устройства явля ется поддержание задания на ослабление поля на неизменном уровне только в статическом режиме и при напряжении на двигателе, меньшем номинального. Поэтому при пуске двигателя уровень задания на ослабление поля также увеличивается. Если же уровень задания начала ослабления поля снизить, учитывая его повьшение от величины пускового тока, то тем самым увеличивается запас по напряжению преобразователя в статическом 0 режиме за счет недоиспользования электродвигателя по мощности, т.е. создается противоречие. Цель достигается тем, что в устройство зависимого управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока, содержащее регулятор ослабления поля, входы которого соединены с источником задающего напряжения,.датчиком напряжения и датчиком тока якоря электродвигателя, а выход - с контуром регулирования тока возбуждения электродвигателя, и датчик частоты вращения электродвигателя, введены блок дифферен цирования источник опорного напряжения и ключевой элемент, включенный параллельно входу регулятора ослабления полЯг при этом ВЫХОД датчика частоты вращения через последовательно соединенные блок.дифференцирования и источник опорного напряжения подключен к управляющему входу ключевого элемента. На dзиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - временйые диаграммы изменения.параметров. Устройство зависимого управления потоком в.озбуждения электродвигателя содержит регулятор 1 ослабления поля, входы которого соединены с источником 2 задающего напряжения, датчиком 3 напряжения и датчиком 4 тока якоря, а выход- с контуром 5 регулирования тока возбуждения электродвигателя, и датчик 6 частоты вращения электродвигателя, который через блок 7 дифференцирования и источник 8 опорного напряжения подключен к управляющему входу ключевого элемента 9, в качестве которого в данном конкретном случае использован транзистор. Источник 8 опорного напряжения может быть вьтолнен в виде выпрямителя или на стабилитроне 10, соединенном С выходом датчика 4 тока якоря (включение стабилитрона показано пунктиром). Работа устройства поясняется диаграммами (см. фиг, 2). В известных устройствах управления магнитным потоком в функции -ЭДС уровень задания на ослабление поля электродвигателя поддерживают неизменным (т.е. не изменяют со стороны управляющего воздействия), но он увеличивается (со стороны возмущающего воздействия), потому что на входе регулятора ослабления поля су1«1мируются задающее напряжение Uj и напряжение обратной связи по ЭДС е, 1 где и,, напряжение, пропорциональное напряжению преобразова теля в цепи якоря с сопротивлением R и током I. В этом случае начало ослабления поля соответствует равенству Ua eoc yn-IR или U (время t) откуда следует, что при луске электродвигателя.задающее напряжение увеличивается на величину, пропорциональную пусковому току. Это приводит к тому, что начало ослабления поля происходит при повышенной ЭДС, а также к сокращению запаса по напряженшр преобразователя и уменьшению пускового тока якоря и т.д. в предла;гаемом устройстве уровень задания иэ во время разгона электродвигателя подде)живают неизменным, т.е. постоянным, путем отключения обратной связи по току якоря или неизменным со стороны управляющего воздействия, но с переключением отрицательно обратной связи по току якоря на положительную. В этом случа начало ослабления поля происходит в момент времени Ц (при отключении отрицательной обратной связи по то ку) или в момент времени tg (при переключении отрицательной обратной связи по току на положительнзто). В обоих случаях обеспечивается требуемый запас по напряжению преобразователя в цепи якоря, что является необходимым условием разгона двигателя Щ5И полной (т.е. без провалов) пусковой токовой диаграмме. По окончании переходного процесса уровень задания увеличивают при увеличении статического момента путем восстанов ления обратной связи по току. В этом случае увеличение тока нагрузки компенсируется увеличением напряжения преобразователя, чем улучшается использование двигателя по мощности Отключение отрицательной обрйтйрй связи по току на входе регулятора 1 ослабления поля осуществляется путём ш5штированИя выхода датчика foka 4 якоря ключевым элементом 9, когда имеет место изменение частоты вращения to на выходе датчика 6. При изменении частоты вращения (разгон эле тродвигателя) с выхода блока 7 дифференцирования снимается сигнал. которьй выпрямляется выпрямителем 8 и подается ка вход ключа 9. Поэтому, когда происходит разгон электродвигателя и имеется достаточное прирй щение частоты вращения, ключ 9 отпирается, шунтирует выход датчика 4 тока якоря, и отрицательная обратная связь по току на входе регулятора 1 отключается. При выполнении порогового элемента -на стабилиТроне 10 необходимо, чтобы разница . между пусковым током якоря с учетом пульсаций и токомjнагрузки в режиме ослабления поля была достаточно большая. Тогда при пусковом токе, когда с выхода датчика 4 снимается наибольший сигнал, стабилитрон 10 пробивается, ключ 9 отпирается, а выход датчика 4 шунтируется. В статике, когда сигнал датчика 4 не превьш1ает уровень пробоя трона 10, отрицательная обратная связь по току якo;JЯ не отключает ся.. . По сравнению с известными, данное устройство устраняет противоречие,, j связанное с наличием отрицательной обратной связи по току якоРЯ на входе регулятора ослабления поля в динамике. Поэтому при пуске электродвигателя задающее напряжение не увеличивается с увеличением- пуского тока и требуемый запас по напряжению по этой причине не сокращается. Наоборот, его можно увеличить, если в динамике отрицательную обратную связь по току якоря на входе регулятора ослабления поля переключить На положительную, что важно для бо. лее инерционных электроприводов сбольшим перерегулированием по ЭДС. В статике же с восстановлением отрицательной обратной связи по току и при приложении статического момента компенсация падения, напряжения в электродвигателя происходит за , счет увеличения напряжения преобразователя, чем улучшается использование двигателя по мощности.. Кроме тхэо, в устройстве упрощается настройка начала ослабления поля в связи с устранением мешающего в динамике действия отрицательной обратной связи по току, влияюгцей на начало ослабления поля и, следовательно, как на динамический, так и на статический запасы по напряжению преобразователя.

Фиг. 2

УСТРОЙСТВО ЗАВИСИМОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКОМ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее регулятор ослабления поля, входы которого соединены с источником задающего напряжения, датчиком напряжения и датчиком тока якоря электродвигателя, а вькод - с контуром регулирования тока возбуждения электродвигателя, и датчик частоты вращения электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени переходных процессов, в него введены блок дифференцирования, источник опорного напряжения и ключевой элемент, включенный параллельно входу регулятора ослабления (Л поля, при этом выход датчика частоты с ,вращения через последовательно соединенные блок дифференцирования и § источник опорного напряжения подключен к управляющему :входу ключевого элемента. Н tsp IB 01 Vh 6j Фиг.1