Электропривод Советский патент 1984 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с упругой связью межр,у двигателем и механизмом для уменьшения вынужденных колебаний момента в упругой связи, обусловленных воздействием периодических возмущений., частота которых пропорциональна частоте вращения электродвигателя,. 1 Известен электропривод постоянного тока с поддержанием заданного тока в процессах разгона и торможения, выполненный по системе тиристорный преобразователь двигатель со структурой подчиненного регулирования 1 J. В этом электроприводе, содержащем пропорциональный регулятор частоты вращения и подчиненньш ему пропорционально-интегральньга регулятор тока, поддержание в процессах разгона и торможения тока двигателя осзществ ляется регулятором тока при работе регулятора частоты вращения в режиме ограничения (т,е, при разомкнутом кЬнтуре регулирования частоты вращен ия) , причем заданное значение тока определяется величиной напряжения ,ограничения регулятора частоты враще Подобные устройства находят широкое применение для привода мека низмов, соединенных с электродвигат лем упругой связью. Наиболее близким к изобретению по технической, сущности и достигаемому результату является электропривод, содерлсащий двигатель, связанны с механизмом посредством упругой связи, вентильньш преобразователь, подключенньш к якорной цепи электродвигателя, последовательно соединенные регулятор ча.стоты вращения и регулятор тока с подключенными к изс входам соответственно датчиками частоты вращения и тока, И датчикпрои водной тока якоря t 2 1е В этот электропривод введена гибкая обратная связь по току якоря с неизменным, не за висящил- от частоты вращения двигателя, коэффиц гентом усиления. Недостатком известного электропривода является недостаточная эффективность демнфирования вынужденпых колебаний момента в упругой связи и обусловленная этим недостаточная надежность механизма. Это определяется тем обстоятельством, что по мере усиления указаннойгибкой обратной связи амплитуда вынужд,енных колебаний момента в упругом звене в режиме резонанса вначале уменьшается, а затем начинает возрастать о При оптимальном коэффициенте усиления данной обратной связи амплитуда вынужденных колебаний MOмента в упругом звене при резонансе приобретает некоторое, минимально возможное значение. Однако, эта амплитуда момента может быть чрезмерно велика. Целью изобретения является повышение надежности путем увеличения эффективности демпфирования вынужденных колебаний момента в упругой связи механизма. Цель достигается тем, что в электропривод, содержащий двигатель, связанный с механизмом посредством упругой связи, вентильньй преобразователь, подключенный к якорной цепи электродвигателя, последовательно соединенные регулятор частоты вращения, регулятор тока, с подключенными к их входам соответственно датчиками частоты вращения и тока; а также датчик производной тока якорной цепи, введены три пороговьгх элемента, один замыкающий ключ, два размыкающихключа и два резистора, при этом входы пороговых элементов подключены к датчвдсу частоты вращения, а их выходы к управляющим входам ключей, выводы первого размыкающего ключа соединены порознь с датчиком производной тока якоря и одн1да из выводов замыкающего ключа, второй вывод которого подключен к первому выводу второго размыкающего ключа, и через один резистор - к входу регулятора частоты вращения, к которому через второй резистор подключен второй вывод второго размыкающего ключа. Такое соединение обеспечивает изменение коэффициента усиления цепи гибкой обратной связи по току якорной цепи в функции скорости электродвигателя,, т.е. в функции пропорциональной .этой скорости частоты периодических возм тдений, вызывающих, вынужденные колебания. На фиг.1 приведена функциональная схема электропривода; на фиг.2 амплитудно-частотные характеристики в виде отнощения амплитуды вынужденньп колебаний момента в упругой свя- зи М к амплитуде возмущающего момента Mg в функции отношения частоты возмущающего момента UJg к частоте собственных колебаний WQ. Электропривод (фиг.1) содержит вентильный преобразователь 1, питаю щий якорную цепь электродвигателя 2, последовательно соединенные регулятор 3 частоты вращения и регулятор 4 тока ятсЬря с подключенными к их входам соответственно датчиками 5 и 6 частоты вращения и тока, а такж датчик 7 производной тока якоря, пороговые элементы 8 - 10, замыкаюпщй ключ 11, размыкакнцие ключи 12 ,и 13 и резисторы 14 и 15, при этом .входы пороговых элементов 8-10 подключены к датчику 5 частоты вращения, а их выходы - к управляющим входам ключей 11, 12 и 13. Выводы размыкающего ключа 12 соединены порознь с датчиком 7 производной тока якоря и одним из выводов замыкающего ключа 11, второй вывод которого подключен к входу регулятора 3 частоты вращения через резисторы 14 и 15, последовательно с резистором 15 включен размыкающий ключ 13. Электро двигатель 2 связан упругой связью 16 с механизмом 17. Кривая 18 (фиг.2) соответствует амплитудно-частотной характеристике без гибкой обратной связи по току якорной цепи; кривые t9 и 20 получены при введении этой обратной связи причем кривая 19 соответствует оптимальному коэффициенту усиления цепи гибкой обратной связи, при котором амплитуда момента М в режиме резонанса имеет минимально возможное значение. Кривая 20 соответствует значению коэффициента усиления цепи этой обратной связи, превышающему оптимальный. Электропривод работает следующим образом. , При малой скорости электродвигате ля 2 все пороговые элементы (стабилитроны) заперты, так как напряжение с выхода датчика 5 частоты вращения электродвигателя 2, пропорциональное частоте возмущающего момента М-, меньше напряжения пробоя стабилитронов. Напряжение, подаваемое с выхода стабилитронов на управляющие входы ключей, равно при этом нулю. Поэтому замыкающий ключ 11 разомкнут, т.е. разомкнута цепь между выходом датчяч ка 7 производной тока якорной цепи и входом регулятора 3 частоты вращения. При этом амплитудно-частотная характеристика соответствует кривой 18 (фиг.2), для которой резонансная частота колебаний ш. Стабилитроны остаются запертыми при час- . тотах вращения электродвигателя, Соответствующих участку 18 (фиг. 2).На этом участке частота возмущающего момента си„ меньше резонансной частоты Шы т.е. система работает в дорезонансной области кривой 18 () . При достижении напряжения на выходе датчика частоты вращения, соответствующего точке А (фиг.2) стабилитрон 9 пробивается, на управляющий вход замьпсающего ключа 11 подается напряжение и ключ 11 замыкается. При этом к входу регулятора 3 частоть вращения через ключи 12, 11 и 13,резисторы 14 и 15 подключается выход датчика 7 производной тока якорной цепи. При прохождении сигнала с выхода датчика 7 на вход регулятора 3 частоты вращения через резисторы 14 и 15 амплитудно-частотная характеристика соответствует кривой 20 (фиг.2). Для этой кривой имеются две резонансные частоты, причем низшая резонансная частота iUp2 uJp-j . При дальнейшем увеличении частоты, соответствующем участку II (фиг.2)у стабилитрон 9 продолжает быть открытым, а стабилитроны 8 и 10 - запертыми, т.е. замыкающий ключ 11 и размыкающие ключи 12 и 13 остаются замкнутыми. На участке 11 система рабо- : тает в межрезонансной области кривой 20, для которой частота возмутдающего( момента uja больше первой резонансной частоты Wp2. Благодаря этому амплиту-, да вынужденных колебаний момента М. на участке II имеет малые значения. При достижении напряжения датчика частоты вращения, соответствующего точке В (фиг.2), стабгшитрон 10 пробивается, на управляющий вход размыкающего ключа 13 подается напряжение. Этот ключ размыкается и с входа регулятора 3 частоты вращения снимается сигнал, поступивший от датчика 7 через резистор 15, что приводит к уменьшению коэффициента усиления цепи гибкой обратной связи по току. Амплитудно-частотная характеристика соответствует при этом кривой 19 (фиг.2). Эта характеристика имеет две

резонансные частоты, причем низшая резонансная частота Wp , а высшая резонансная частота )р. При дальнейшем увеличении частоты, соответствующем участку 111 (фиг.2), стабилитроны 9 и 10 продолжают быть открытыми, а стабилитрон 8 - запертым, т.е. замыкающий ключ 11 и размыкающий ключ 12 остаются замкнутыми, а размыкающий ключ 13 - разомкнутьм. На участке Щ система работает в межрезонансной области кривой 19, для которой частота возмущающего момента tUg больше резонансной частоты , но меньше резонансной частоты Благодаря этому амплитуда вынужденных колебаний момента М на участке tit имеет малые значения.

При достижении напряжения датчика скорости, соответствующего точке С (фиг.2), стабилитрон 8 пробивается

и на управляющий вход размыкающего ключа 12 подается напряжение. Этот ключ размыкается, и напряжение, подаваемое с выхода датчика 7 на вход регулятора 3 частоты вращения, опять становится равным нулю. При этом амплитудно-частотная характеристика соответствует кривой 18 (фиг.2), система работает в зарезонансной области кривой 18 (участок 1У,фиг.2). Таким образоь исключается работа системы в режиме резонанса. Амплитуда момента М в упругой связи согласно фиг.2 не превьшает существенно амплитуды возмущающего момента MQ во всем диапазоне изменения скорости электродвигателя, т.е. устройство обеспечивает эффективное демпфирование вынужденных колебаний момента в упругой Iсвязи электропривода и, следовательно повышение надежности механизма.

Jii

8

ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий двигатель, связанный с механизмом посредством упругой связи, вентильный преобразователь, подключенный к якорной цепи электродвигателя, после;довательно соединенные регулятор частоты вращения и регулятор тока с подключенньми к их входам соответственно датчиками частоты вращения и тока, а также датчик производной тока якоря, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения эффективности демпфирования вынужденных колебаний мо- мента в упругой связи механизма, в него введены три пороговых элемента, один замыкающий ключ, два размыкающих ключа и Два резистора, при этом входы пороговых элементов подключены к датчику частоты вращения, а их выходы - к управляющим входам ключей, (Л выводы первого размыкающего ключа соединены порознь с датчиком производной тока якоря и одним из выводов эа1« жающего ключа, второй вывод которого подключен к первому выводу второго размыкающего ключа и через один резистор - к входу регулятора частоты вращения, к которому через второй СХ) резистор подключен второй вывод вто4 ОС 00 4 рого размыкающего ключа.

543