Устройство улучшения коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК H02K13/14 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к средствам улучшения процесса коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока с регулированием скорости вращения изменением якорного напряжения и ослаблением потока возбуждения. Целью изобретения является повышение динамической точности при настройке коммутационных процессов на середину безыскровой зоны. На чертеже приведена блок-схема устройства улучшения коммутации кол лекторных электрических машин посто ,янного тока. коллекторной электрической машины 1 подключен к источнику регулируемого напряжения U,,, К управляе- мому усилителю мощности 2 подключена обмотка дополнительных полюсов 3. В якорную цепь 1 включены элементы управления 4. В элементе сравнения алгебраически суммируются сигнал напряжения на обмотке дополнительных полюсов 3 и опорный сигнал U . На выходе 5 имеем значение сигнала опшбки при отработке управляющего воздействия обмотки дополнительных полюсов. Сигнал ошибки поступает на вход первого элемента 6 определения модуля, выход с которого через фильтр 7 подается на вход первого элемента 8 запоминания. Выход 8 чер инвертор 9 соединен с первым делителем 10. Выход элементов управления 4 соединены с входом первого ди ференциатора 11, вьтход которого подключен к входу второго элемента определения модуля 12. Выход 12 соединен с входом второго элемента запоминания 13, выход которого соедин с первым входом первого сумматора 1 Второй вход 14 соединен с выходом элемен а 15 формирования уставки. К выходу 6 подключен второй делитель 16, с выхода которого сигнал, п ступает на третий вход первого сумматора 14. Сигнал с выхода 5 поступает на первый вход второго сумматора 17. Выходной сигнал 5 поступает на второй дифференциатор 18, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 17. Выход 17 соединен с первым входом элемента 19 с переменным коэффициентом усиления. На первый вход компаратора 20 подается сигнал с первого делителя 10, а второй вход 20 соединен с выходом первого сумматора 14. Выход 20 соедииен с вторым входом 19, выход которого связан с входом управляемого усилителя мощности 2. Устройство улучшения коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока работает следующим образом. Угдэавляемьш усилитель мощнрсти 2 настраивается, таким образом, что при прямолинейной коммутации, когда сигнал с элементов 4 управления, характеризующих величину добавочного тока при ускоренной или замедленной коммутации, равен нулю, усилитель мощности обеспечивает начальный ток, соответствующий настройке дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны работы. Принцип работы устройства основан на изменении его структуры в зависимости от текущих значений параметров переходных процессов в контуре управления с дополнительными.полюсами 3. При. этом коэффициент усиления 19 принимает значения по соотношению I 1г1 tnin (|)ис + 1Ку max np4Ubc + |eU,j)()kc где X - производная сигнала х, характеризующего величину добавочного тока коммутации с элементов управления 4 в якорной цепи машины; Е - сигнал ошибки у.становки напряжения на дополнительных полюсах 3 машины;. Р - оператор преобразования Лапласа;л - операция запоминания максимального значения : сигнала с постоянной времени запоминания; Kg - коэффициент соответствияj, Ку - коэффициент упреждения; С - сигнал уставки; T(v, - постоянная времени фильтра. При изменении характера коммутации изменяется сигнал с управляющих элементов 4, например, бесконтактного датчика, который дифференцируется. 11, а затем поступает на второй элемент определения модуля 12, после чего его максимальное значе- ние запоминается вторым элементом запоминания 13, Сигнал ошибки выделяется на рыходе 5, на входе кото рого сравниваются напряжения на дополнительных полюсах 3 машины и опа ное значение . Сигнал ошибки Б поступает на первый элемент определения модуля 6, после чего, пройдя фильтр 7, запоминается первым элементом запоминания 8. С выхода элемента 8 сигнал ошибки через инвер тор 9, служащий для формирования необходимого знака сигнала, и потенциометрический делитель 10, служащий для формирования коэффициента соответствия К, поступает на первый вход компаратора 20.. На второй вход компаратора 20 с выхода пе вого сумматора 14 поступает сумма сигналов: сигнал JE| Кц с выхода . второго делителя 16, служащего для формирования коэффициента упреждения Км; максимальное значение сигнала производной 1х| с выхода 13 второго элемента запоминания; сиг- нал уставки С с выхода элемента 15 формирования уставки. После сравнения входных сигналов в зависимости от того, какой из них больше по абсолютной величине, компаратор 20 вьщает положительный или отрицатель ный сигнал. Элемент с переменным коэффициентом усиления 19 имеет в соответствии со знаком выходного на пряжения 20 коэффициент усиления минимальный или максимальный. Второ сумматор 17 осуществляет суммирование сигнала ошибки на выходе 5 я сигнала производной ошибки 6 , поступающей с выхода 18 второго дифференциатора, а элемент 19 - умноже-ние этой суммы на коэффициент К, Следовательно, сигнал на выходе 19 представляет собой сумму сигналов ошибки S и ее производной €, умноженной на коэффициент К, Сигнал с выхода 19 поступает на управляемый усилитель мощности 2, выходное напряжение которого служит регулирующим воздействием, передаваемым .на . обмотку 3 дополнительных полюсов. Регулирование тока дополнительных полюсов 3 машины изменении характера коммутации машины 1 управ ляемым усилителем модности 2 с элементом 19 с, переменным коэффициентом усиления будет происходить до тех пор, пока сигнал ( + К не будет скомпенсирован замкнутым контуром управления с точностью до статизма. Перестройка коэффициента усиления регулятора позволяет компенсировать две постоянные времени машины в широкой области изменения параметров при настройке контура управления на оптимум по модулю или симметричный оптимум,повышая динамическую и статическую точности при настройке дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны.

,fP

УСТРОЙСТВО УЛУЧШЕНИЯ КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее элементы управления, предназначенные для подключения к якорной цепи машины, управляемый усилитель мощности с клеммами для подключения к обмотке дополнительных полюсов машины, отличающееся тем, что, с целью повьшения динамической точности при настройке коммутационных процессов на середину безыскровой зоны, оно снабжено двумя элементами определения модуля, двумя элементами запоминания, фильтром, двумя делителями напряжения, инвертором, двумя дифференциаторами,двумя сумматорами, элементом формирования уставки, компараторомJ. элементом с переменным коэффициентом усилейия, элементом сравнения, подключенным входами соответственно к выходу управляемого усилителя мощности и опорному напряжению, а выходом - .к входу первого элемента определения модуля, к первому входу второго сумматора, к входу второго дифференциатора, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, подключенного .выходом к первому входу элемента с переменным коэффициентом усиления, выход первого элемента определения модуля подключен к второму делителю напряжения и че- рез фильтр - к входу первого элемеи- i та запоминания, выход которого соединен с входом инвертора, выход инвертора через первый делитель нацряжения соединен с первым входом компаратора, выход элемента управления через первый дифференциатор соединен с входом второго злемента определения модуля, выход которого через второй элемент запоминания соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого под- . ключен к выходу злемента формирова( ния уставки, третий вход которого подключен к выходу второго делителя напряжения, выход первого сумматора подключен к второму входу компаратора, подключенного выходом к вто-. рому входу элемента с переменным. коэффициентом усиления, выход которого подсоединен к входу управляемого усилителя мощности.