Электропривод постоянного тока с упреждающим токоограничением Советский патент 1984 года по МПК H02P5/06 

f Изобретение относится к электреттехнике, а именно к области управле ния электроприводами механизмов, работающих в режиме ударных нагрузо например, прокатных станов. Известен электропривод постоянно го тока с упреждающим токоограничением, содержащий включенное в канал управления преобразователем ограничивающее звено, вход уставки огра чения которого подключен к задатчик допустимого выходного напряжения преобразователя. При этом зйдатчик допустимого Ву1ходн о тапрргенн преобразователя вьтолнен в виде бло ка деления, входы делимого и делителя которого Соединены соответстве но с датчиком напряжения сети и выходом сумматора, входы которого под ключены к датчику ЭДС двигателя и задатчику допустимого падения напряжения в якорной части двигате- ля СП. Недостатком этого электропривода является отсутствие изменения устав ки токоограничения в зависимости от режима работы двигатели, что необходимо при ударном ха актере йриложения нагрузки. Наиболее близким к изЬбреТению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод постоянного тока с упреждающим Токоограничением, Содержайчий электродвигатель и последовательно включенные регулятор частоты вращения, регулятор тока и систему импульс но-фазового управления тиристорным Преобразователем, питающим якорь электродвигателя постоянного тока, подключенные к входам соответ ствующих регуляторов датчики частоты вращения и тока, а подключенный к входу системы импуяьсно-фазового управления узел контроля скорости нарастания якорного ток электродвигателя« снабженный источником эталонного напряжения. В этом электродвигателе величина ЭДС двигателя суммируется с эталонным сигн Лом (опорным напряжением), определяющим величину тока упора и форсировочного напряжения на якоре электродвигателя. Таким образом, имеюща ся в реальных тиристорных электроприводах ячейка параметрического ограничения, включаемая после регулятора тока, является упреждающим т 9 коограничением, позволяющим ограничить скорость нарастания тока Однако установка эталонного (опорного) напряжения вданном устройстве постоянная, что неприемлемо для режима ударной нагрузки,когда величина форсировочного напряжения, . необходимого для уменьшения динамического падения частоты вращения электродвигателя, должна быть увеличена. Действительно, при разгоие двигателя, например, с двукратным номинальным током-2 ц величина эталонного напряжения пропорциональна или равна ЛчКХгде R - сопротивление якорной цепи двигателя) . Для множества электродвигателей постоянного тока, приводящих, йапример, прокатные станы, величина 2лЗнЙ1 (60-100)В. В то же вреМя, величина фо{)сировочного напряжения на якоре электродвигателя, необходимая для уменьшения динамического падений его частоты вращения при ударной нагрузке равна (Ч. (где L - индуктивность ЯКОРНОЙ цепи двигателя, а -р- - скорость нарастастЬНИЯ его якорного тока). Поскольку для электродвигателей с шихтованным магнитопроводом допускаются Повышенные значения величины fd TT , величина форсировочного напряжеейния составляет значения -i-yl (100200)В. Таким образом, если электродвигатель работает по трехугольной и трапецеидальной тахограмме и разгон его частично (некоторое 1время) происходит без нагрузки, то, исходя из реима разгона, необходимо до наброса нагрузки иметь величину опорного наряжения узла токоограничения равной ли пропорциональной, например 2 Зц-С. 60 а при ударной нагрузке, равой d.2. 120 В. По указанной тахограмме работают еверсивные обжимные станы горячей рокатки, в том числе и толстолистоые, где динамическое падение частоть ращения, так же как и в непрерывных танах горячей прокатки, является 3. технологически заданным. Все это пр водит :ч значительному снижению частоты вращения электродвигателя при набросе нагрузки и снижению надежности работы. Целью изоЗретения является повыш ние надежности и уменьшение динамического падения частоты вращения электродвигателя при ударной нагруз ке. Цель достигается тем, что в-элек тропривод постоянного тока с упреждающим токоограничением, содержапщй последовательно включенные регулято часто ы вращения, регулятор гока и систему импульсно-фазового управл ния тиристорным преобразователем, подключенным к якорю электродвигателя постоянноготока, подключенные к входам соответствующих регуляторо датчики частоты вращения и тока, а также подключенный к входу систем импульсно-фазового управления узел контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя,снабженньй источником эталонного напряжения, введены дифференцирующее звено мостовой выпрямитель, источник эталонного напряжения и резистор, при этом выход датчика частоты вращения через дифференцирующее звено подключен к входу мостового выпрямител выход которого через включенный встречно ему источник эталонного на пряжения соединен с резистором, включенным последовательно с источником эталонного напряжения узла контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя. На фиг.1 изображена схема электропривода, на фиг.2 - кривые изменения частоты вращения и ускорения электродвигателя при разгоне и приложении нагрузки. Электропривод (фиг.1) содержит последовательно включенные регулятор 1 частоты вращения, регулятор 2 тока и систему 3 импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем А, подключенным к якорю электродвигателя 5 постоянного тока, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики 6 и 7 частоты вращения и тока, а также подключенный к входу системы импульсно фазового управления узел 8 контроля скорости нарастания тока электродви гателя, снабженный источником 9 994 эталонного напряжения. Кроме того, выход датчика 6 частоты вращения через дифференцирующее звено,обра- зованное резистором 10 и конденсатором 11, подключен к входу мосто.вого выпрямителя 12, выход которого через включенный встречно ему введен ный источник 13 эталонного напряжения соединен с резистором 14, включенным последовательно с источником 9 узла 8 контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя. Датчик 6 частоты вращения подключен к тахогенератору 15, установленному на валу электродвигателя 5, Узел 8 контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя, кроме источника 9 эталонного напряжения, содержит диоды 16 и 17, резистор 18 и датчик 19 ЭДС электродвигателя. Электропривод работает следую11Ц м образом. При поступлении управляющего сигнала на вход регулятора 1 частоты вращения электродвигатель 5 разгоняется . При этом частота вращения электродвигателя изменяется от О до точки А по прямой ОА (см. кривую 20 на фиг.2),а ускорение двигателя является постоянной величиной Ct (см. кривую 21). Если в этом режиме сигнал на выходе регулятора 2 тока по какимлибо причинам превышает заданное значение тока разгона электродвигателя, то часть избыточного сигнала на выходе регулятора тока ответвлена (шунтирована) через диоды 16 и 17 по цепи резистора 18 и датчика 19 ЭДС, в результате чего на вход системы 3 импульсно-фазового управления поступает сигнал, ограниченный заданным значением скорости нарастания тока электродвигателя. По мере разгона электродвигателя напряжение на выходе вьтрямителя 12 ЭДС автоматически поддерживает эа данную уставку опорного напряжения на резисторе 18. При набросе нагрузки, например при захвате металла, в точке А просходит динамическое падение частоты вращения электродвигателя по кривой ABA (см.кривую 20), ускорение электродвигателя меняет знак, достигает максимума в точке & прохоит через -нуль, достигает точки 0 в прежнем, положительном направлеНИИ и, после окончания динамического изменения частоты врай1ения, достигает прежнего уровня о В этом режиме для форсировочного восстановления частоты вращения необходимо изменение (заглубление) ус тавки шунтирования выхода регулятор тока, так как в противном случае величина динамического падения частоты вращения велика. Для зтого напряжение на выходе резистора 10, пропорциональное возмущающему моменту на валу электродвигателя, после выпрямления мостов выпрямителем 12 сравнивается с талонным напряжением источника 13, а полученная разность вьделяется на резисторе 14. Известно, что величина начальног отрицательного ускорения электродви гателя дпЧо) пропорциональна возмущающему моменту U MC. на валу дви гателя и связана с ним соотношением лиЧо ЛП 10) I J3 где - приведенный момент инерци Известие также, что скорости растения якорного тока - пропор циональна возмущающему моменту д М на валу злектродвигателя. ЭтЛ обосновывает возможность использования сигнала начального отрицательного ускорения дл{о) для изменения уставки шунтирования регулятора тока. Далее, полярность падения напряжения на резисторе 14 согласна с по лярностью напряжения источника 9 (24В), в результате чего отаетвлег ние (шунтировка) выходного сигнала, регулятора 2 тока через диоды 16 и 17 в опорный потенциометр 18 происходит при более высоком уровне этоI-- сигнала, т.е. при более высоком ИЗ сении скорости нарастания якорного тока электродвигателя. В результате при набросе нагрузки осуществляется форсированное увеличение напряжения на электродвигателе, обуславливающее уменьшенное значение динаьшческого отклонения его частоты вращения. Мостовой выпрямитель 12 необходим при реверсивном приводе так же, как и наличие для такого привода двух опорных диодов 16 и 17. При этом уставка эталонного напряжения источника 13 выбирается пропорциональной уровню ускорения электродвигателя, определяемому величиной o (см.кривую 21). Это значение мало отличается от величины ускорения в точке Q имеющего место при разгоне двигателя вхолостую и примерно соответствующего динамическому току (или току упора) электродвигателя. При приложении ударной нагрузки к валу электродвигателя величина ускорения достигает уровня Ь напряжение на моСтовом выпрямителе 12 превьшает эталонное напряжение источника 13 в результате чего и происходит описанное автоматическое изменение уставки напряжения .шунтирующей цепи, необходимое для уменьшения динамического отклонения частоты вращения электродвигателя за счет увеличения форсиро-. вочного напряжения наего якоре. Таким образом, для получения максимально упреждающего сигнала для изменения уставки опорного напряжения узла параметрического ограничения используют детектированный сигнал начального отрицательного ускорения электродвигателя, возникакя1р й в момент приложения Нагрузки к его валу.

Ь лп{о)

-t

t (pus. 2

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С УПРЕЖДАЮЩИМ ТОКООГРАНИЧЕНИЕМ, содержапщй электродвигатель, последовательно включенные регулятор частоты вращения, регулятор тока и систему импульсно-фазового управления тйристорным преобразователем, подключенным к якорю электродвигателя постоянного тока,подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики частоты вращения и тока, а также подключенный к входу системы импульсно-фазового управления узел контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя, снабженный источником эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности и уменьщения динамического падения частоты вращения электродвигателя при ударной нагрузке, в него введены дифференцирунщее звено, мостовой выпрямиtenb, источник эталонного напряжения и резистор, при этом выход датчика частоты вращения через дифференцирующее звено подключен к входу мостового вьшрямителя, выход кото(Я рого через включенный встречно ему с источник эталонного напряжения соединен с резистором, включеннь последовательно с источником эталонного напряжения узла контроля скорости нарастания якорного тока электродвигателя .