Электропривод Советский патент 1987 года по МПК H02P6/00 H02K13/14 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу с машиной постоянного тока с дополнительными устройствами для улучшения коммутации,

Цель изобретения повышение коммутационной надежности электропривод при толчкообразных изменениях нагрузки.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства (для упрощения изображена только одна щеточная группа и связанные с ней элементы схемы управления и вентильного коммутатора, под ключенные к положительному зажиму источника); на фиг. 2 - характеристики коммутационных процессов схемы коммутатора; на фиг. 3 - блок зшрав- ления вентильно-механическим коммутатором

Электропривод содержит электрическую машину с якорной обмоткой 1, подключенную к механическому коллектору 2 с проводящими 3 и 4 и изолирующими 5-7 пластинами, контактирующие с ним группы щеток, каждая из которых состоит из двух контактов 8 и 9, связанных с зажимом источника через управляемые вентили 10 и 11, отключение которых обеспечивается коммутирующим контуром из конденсатора 12 и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух тиристоров 13 и 14. Необходимая последовательность включения тиристоров обеспечивается блоком 15 управления, содержащим бло 16 положения ротора (БПР), узел 17 контроля нагрузки (УКН), блок 18 выходных усилителей (ВВУ). В БПР входя узел контроля скорости и блок логиче ких элементов (не показаны).

ВВУ свя5ан с БПР двумя каналами .а и б. Сигналь управления в канале б отстают от сигналов управления в ка- нале а на время, соответствующее повороту якоря на половинку коллектор- -ного деления. УКН содержит датчик 19 положения приводного механизма относительно объекта обработки обрабаты- ваемого технологической машиной, движение которой обеспечивается приводным двигателем, в качестве которого используется электрическая машина постоянного тока с вентильно- механическим коммутатором. В узел контроля нагрузки входят также формирователь 20 длительности импульсов и два логических элемента: И 21,

5

5

0

5

0

5

ИЛИ 22. ЕВУ содержит элемент 23 регулируемой задержки сигнала по времени, генератор 24 импульсов, логический элемент 25 и выходные усилители 26-28, Второй вход элемента И 21 подключен к источнику управляющего напряжения и,2 ., а второй в,ход элемента ИЛИ 22 соединен с источником опорного напряжения U,

При работе машины скользящие контакты перемещаются по коллектору слева направо. В исходном состоянии контакт 8 находится на проводящей пластине колхгектора 3. Ток нагрузки протекает от зажима источника питания через открытый тиристор 10, контакт 8, пластину 3, обмотку 1 якоря и соответствующий контакт, связанный с зажимом источника питания противоположной полярности. Все тиристоры заперты за исключением тиристора 10, на который подаются отпирающие импульсы, вырабатываемые генератором 24 и проходящие через логический элемент 25, находящийся в открытом состоянии, и выходной усилитель 28. До начала коммутации конденсатор 12 имеет начальное напряжение, полярность которого обозначена без скобок (фиг. 1). Коммутационный процесс начинается в момент времени, когда контакт 9 полностью входит в контактирование с пластиной 4. При этом с БПР по каналу а через усилитель 26 подается управляюшд1й сигнал на включение тиристора 14о Одновременно снимаются сигналы управления с тиристора 10 благодаря отключению логического элемента 25 указанным управляющим сигналом канала а.

Конденсатор 12 начинает разряжаться через секцию обмотки, связанную с пластинами 3 и 4 по контуру: 12-14-9- 4 - секция - 3-8-12. По истечении выдержки времени д о, , которая отсчитывается элементом 23 задержки, разрядный ток конденсатора достигает значения, приблизительно равного току в параллельной ветви обмотки якоря ig, напряжение на конденсаторе изме- няет полярность, а ток в секции близок к нулю. В тот же момент времени управляющий сигнал с элемента 23 задержки через усилитель 27 подается на включение тиристоров 11 и 13. Конденсатор начинает перезаряжаться по контуру: 12-10-11-13-12. В момент времени, когда ток перезаряда конденсатора становится равным прямому току через тиристор 10, последний отключается. При этом полный ток нагрузки, протекающий через тиристор 11 проходит через контакт 9, а также через тиристор 13, конденсатор 12 и контакт 8, Процесс перезаряда конденсатора до напряжения исходной полярности продолжается до тех пор, пока не закончится ревер сирование тока в коммутируемой секции. Затем отключается тиристор 13, поскольку ток перезаряда конденсатора 12 становится равным нулю, а полньй ток продолжает npoTeKatb через тиристор 11 и контакт 9.

FO истечении времени, соответствующего повороту якоря на половину коллекторного деления от момента начала коммутации, когда контакты 8 и 9 контактируют с пластиной 4 одновременно, с БПР по каналу б подается управляющий сигнал на включение логического элемента 25. Последний обеспечивает поступление отпирающих импульсов с генератора 24 через уси литель 28 на тиристор 10. По мере перехода контакта 9 с проводящей пластины на изолятор 7 ток нагрузки

I., гиристора 11 переходит в шунтиру-

п

ющий контур, образованный открытым тиристором 10 и контактом 8. Далее рассмотренные электромеханические процессы в схеме повторяются.

Для улучшения работы при толчко- образном увеличении нагрузки машины используется известное свойство коммутатора, заключающееся в том, что при увеличении длительности первого временного интервала А , , которая в рассматриваемой схеме обеспечивается элементом 23, напряжение на коммутирующем конденсаторе возрастает даже при постоянной нагрузке. Из ха

,рактеристик коммутадионньк процессов

(фиг. 2) видно, что при одной и той же нагрузке машины .напряжение на коммутирующем кой;1: й1еаторе U можё- убеличиваться более, чем в 2,5 раза в соответствие с увеличением литeль- кости йС, . При одной: и же дли- . тельности йТ, напряжение на конденсаторе увеличивается пропорционально

.нагрузке.

В то же время в установивщемся режиме работы машины увеличивать длительность л о, вьш1е минимально необходимой величины нецелесообразно, так

5 Ю

0

5

0

5

5

0

5

как это приводит к увеличению напряжения и , разрядного тока и дополнительных потерь в элементах коммутатора. При длительностях ЛГ, ,, происходит срьш коммутационного процесса вследствие неотключения тиристора 10.

Допустим, что машина работает в установившемся режиме при йагрузке 1(, и длительности первого временного интервала л с ,, (фиг. 2)„ Если пред- положить, что нагрузка мгновенно возрастает на величину й1ц, , то существующее на конденсаторе напряжение UQ, недостаточно по величине для обеспечения нормальной коммутации и происходит срыв в работе схемы. Чтобы при токе нагрузки „, коммутация в машине протекала нормально, напряжение на конденсаторе в момент нарастания тока должно быть равно величине U,., . Для этого в рассматриваемой схеме используется упреждающий принцип повышения коммутационной надежности вентильного коммутатора.

Этот принцип заключается в том, что напряжение на коммутирующем конденсаторе повьшается до значения, соответствующего максимальной нагрузке, например „, , в момент времени, предшествующий толчку нагрузки.

Повьшиение напряжения на конденсаторе производится путем увеличения длительности дС) (например от значения л С , до величины i t, по командному импульсу, поступающему от датчика положения материала, обра- батьшаемого технологической машиной. Например, в продольно-строгальном станке этот импульс может подаваться в момент подхода резца к обрабатываемой заготовке, в прокатном стане - в момент подхода металла к валкам.

Длительность ut, поддерживается .равчой: величине U 2 ,з в течение расчетного времени 0 . За это время происходит сначала увеличение напряжения на конденсаторе от значения U,, до величины и(, при начальной нагрузке 1,., затем увеличивается ток в якорной цепи машины от „, до1цэ . По истечении времени заканчивается переходный процесс наброса нагрузки и длительность й вновь устанавливается равной минимальной величине i c,, .

С целью реализации рассмотренного принципа повьшения коммутационной надежности машины в блоке выходных усилителей содержится элемент 23 регулируемой задержки времени, обеспечивающий вьщачу сигналов управления на выходной усилитель 27, поступающи по каналу а от БПР, с задержкой л , , пропорциональной управляющему напряжению, подаваемому на элемент 23 по каналу б от узла контроля нагрузки. ,

Схема настроена так, что минимальному напряжению U,, соответствует минимальная длительность it,, , а большему напряжению U, - большая длительность ь, . При поступлении командного импульса от датчика 19 формирователь 20 вырабатывает сигнал логической единицы длительностью t разрешающий поступление напряжения через логические элементы 21 и 22 на элемент 23,

Формула изобретения

Электропривод с электрической машиной постоянного тока с вентильно- механическим коммутатором, содержащей 30 механический коллектор с проводящими и изолирующими пластинами, контактирующие с ними разнополярные группы щеток., каждая из которых состоит из

25

двух контактов, связанных с зажимом источника питания через управляемые вентили и с коммутирующим контуром, состоящим из конденсатора и включенного с ним последовательно реверсив- ного узла из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, блок управления, включающую в себя многоканальный датчик положения ротора и связанный с ним по входу-выходу последовательно блок выходных усилителей,

содержащий элемент регулируемой задержки сигнала по времени, логический элемент и выходные усилители, о т

личающийся тем, что, с целью повышения кО1чмутационной надежности машины при толчкообразных изменениях нагрузки, блок управления снабжен узлом контроля нагрузки, состоящим из датчика положения приводного механизма, подключенного, к формирователю длительности импульсов, выход которого связан с входом логического элемента И, второй вход которого подключен к источнику управляющего напряжений, а выход связан с входом логического элемента ИЛИ,- второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход связан с входом элемента регулируемой задержки сигнала по времени блока выходных усилителей, к второму входу которого подключён один из каналов датчика положения ротора.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу постоянного тока. Целью изобретения является повьппение коммутационной надежности при толчкообразных изме-- нениях нагрузки. Электропривод содер f n О fO жит эл. машину с якорной обмоткой 1, подключенной к механическому коллектору 2 с токопроводящими 3, 4 и изолирующими 5-7 пластинами. Щетки 8 и 9 связаны с зажимом источника через управляемые вентили 10, 11, отключение к-рых обеспечивается коммутирующим контуром из конденсатора 12 и включенного с ним последовательно реверсивного узла из двух тиристоров 13, 14. Последовательность включения тиристоров обеспечивается блоком управления . Для улучшения коммутации в электроприводе используется упреждающий принцип повьш1ения коммутационной надежности вентильного коммутатора, к-рый заключается в том, что напряжение на конденсаторе 12 повьш1ает- ся до значения, соответствующего максимальной нагрузке в момент, предшествующий толчку нагрузки. 3 ил. S (О // 7 13 Г s 3 6 . фиг. f -п нт -11 + 12 л - Ы

J//

Составитель А, Санталов Редактор Н. Бобкова Техред Л.Сердюкова Корректор М. Пожо

Заказ 625/60 . Тираж 661 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.З