Электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием частоты вращения Советский патент 1988 года по МПК H02P5/06 

СО 00 СП

о

Изобретение относится к электротехнике, а именно автоматизированному электроприводу с подчиненным регулированием параметров, преимущественно с тихоходными электродвигателями предельной мощности, может быть применено, например, для главных электроприводов реверсивных обжимных станков горячей прокатки,

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей и повыщение- надежности.

На чертеже изображена функциональная схема электропривода,

Электропривод содержит электродвигатель, якорь 1 которого подключен к преобразователю 2 с системой регулирования тока, в цепь управления которого включены последовательно соеди- ненные задатчик 3 интенсивности, А ограничения задания ЭДС и регулятор 5 ЭДС с узлом 6 ограничения за,цания тока якоря на вькоде, а обмотка 7 возбуадения подключена к воз- будителю 8 с системой регулирования потока возбуждения, в цепь управления которого включен формирователь 9 закона изменения потока, подключенньм первым входом к выходу задатчика 3 интенсивности, а также датчики ЭДС 10, напряжения 11, тока якоря и потока возбуждения, а также узел 12 ограничения задания частоты вращения, узел 13 ограничения напряжения якоря блок 1А выделения модуля и регулятор 15 мощности, при этом узел t2 ограничения задания частоты вращения вклю- чей на входе задатчика 3 интенсивности, первый вход его служит входом задания частоты вращения электродвигателя, второй и третий входы соединены соответственно с выходом и вхо- дом узла 6 управляемого ограничения задания тока якоря, управляющий вход которого соединен с выходом регулятора 15 мощности, связанного входом с датчиком потока возбуждения, управляющий вход узла 4 ограничения задания ЭДС соединен с выходом узла 13 ограничения напряжения якоря, выполненного в виде двухвходового интегратора с ограничением напряжения, первый вход которого через блок 14 вьще- ления модуля связан с датчиком напряжения 115 второй выход - с источником опорного напряжения, а выход узла 13 ограничения напряжения якоря и выход датчика 16 потока возбуждения подключен соотве.тственно ко второму и третьему входам формирователя 9 закона изменения потока.

Формирователь 9 закона изменения потока содержит блок 17 выделения модуля, вход которого является первым входом формирователя 9, блок 18 деления, вход делимого и делителя которого являются соответственно вторым и третьим входом формирователя 9, и двухвходовый интегратор 19 с ограничением напряжения выхода, первый вход которого подключен к выходу блока 17 выделения модуля, второй - к выходу блока 18 деления, а выход является выходом формирователя .9. ° Узел 12 ограничения может быть выполнен в виде трехвходового сумматора, второй и третий входные резисторы которого имеют в 10-20 раз меньшее сопротивление, чем первый. Выход задатчика интенсивности 6 соединен со входами двух независимых систем регулирования - ЭДС и потока возбуждения. Узел 6 ограничения задания тока якоря выполнен в виде усилителя с управляемым ограничением. Внутренний контур регулирования тока якоря може содержать подчиненный контур регулирования напряжения преобразователя. Выход датчика 11 напряжения связан также с одним из входов 10 датчика ЭДС, второй вход которого соединен с датчиком 20 тока якоря.

Электропривод работает следующим образом.

Узел 13 ограничения напряжения якоря настраивается так, чтобы задание ЭДС на выходе узла 4 ограничивалось на уровне, соответствующем номинальному напряжению электродвигателя, опорное напряжение выбирается таким, чтобы уменьшение напряжения на выходе узла 13 начиналось при номинальном напряжении на якоре. Двухвходовый интегратор 19 настраивается так, чтобы в первой зоне поток возбуждения бьш номинальным, а уменьшение напряжения выхода начиналось при напряжении выхода задатчика 3 интенсивности, соответствующем переходу от первой зоны регулирования ко второй, т.е. при основной частоте вращения.

При отсутствии задания частоты : вращения напряжение на выходах регулятора 15 мощности, возбудителя 8 и двухвходового интегратора 19 имеет

максимальное значение, а вькод блока 18 деления - минимальное значение, соответствующее номинальному потоку возбуждения, напряжение выхода узла 13 максимально. На выходах остальных элементов и- узлов напряжение отсутствует.

При разгоне (полярность знакопе- рег енных сигналов показана в кружочках для одного из направлений разгона) сигнал задания частоты вращения проходит без изменения через узел 12 ограничения задания частоты вращения на вход задатчика 3 интенсивности, преобразующего этот сигнал в линейно изменяющееся во времени напряжение, поступающее на выход узла 4 ограничения задания ЭДС и формирователя 9 закона изменения потока. В первой зоне этот сигнал проходит без изменения через узел 4 ограничения задания ЭДС на вход регулятора 5 ЭДС, где сравнивается с фактическим значением ЭДС от датчика 10 ЭДС. Работа регуля торов ЭДС и тока не отличается от работы их в известных системах подчиненного регулирования. При переходе из первой во вторую зону регулирования сигнал на выходе узла 4 огранич.е ния ЭДС ограничивается. При отсутствии нагрузки уставка ограничения задания ЭДС соответствует номинальному напряжению якоря, а при нагрузке снижается узлом 13 ограничения напряжения на величину, равную падению напряжения в якорной цепи электродвигателя. Сигнал на выходе формирователя 9 закона изменения потока начинает уменьшаться и двигатель продолжает разгон за счет ослабления поля. Торможение двигателя происходит в обратном порядке, сначала (во второй зоне усиливается поле при неизменной ЭДС,

5

0

5 д

5

0

вход регулятора тока. Напряжение на якоре 1 электродвигателя возрастает на величину, определяемую падением напряжения на сопротивлении его обмотки. Если оно превышает номинальное значение, то сигнал 11 датчика напряжения на выходе блока 14 вьзделения модуля превышает опорное напряжение на втором входе узла 13 ограничения напряжения якоря, и выходное напряжение последнего начинает уменьшаться, воздействуя на уровень ограничения задания ЭДС до тех пор, пока напряжение на якоре 1 снова не достигнет номинального значения. При этом, узел 13 ограничения напряжения якоря воздействует также на формирователь 9 закона изменения потока, ослабляя поле настолько, чтобы поддержать неизменную частоту вращения. Пока двигатель не перегружен, сумма входных сигналов на втором и третьем входах узла 12 ограничения задания частоты вращения равна нулю, так как напряжения на входе и выходе узла б ограничения задания тока якоря равны между собой и противоположны по знаку. Если в процессе разгона двигатель перегружается и вступает в действие токоог- раничение, уставка которого задается регулятором 15 мощности напряжения на входе узла 6 ограничения задания тока превышает напряжение на его входе, что приводит к появлению на входе узла 12 ограничения задания частоты вращения разностного сигнала, направленного встречно сигналу задания частоты вращения и напряжение задатчика 3 интенсивности уменьшает(я. Если электропривод работает в первой зоне, уменьшается напряжение на якоре, во второй уменьшается поле двигателя, что способствует уменьшению пере

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в реверсивных станах горячей прокатки. изобретения является улучшение энергетических показателей. Устройство содержит узел 12 ограничения задания частоты вращения, входы которого соединены со входом и выходом узла 6 ограничения задания тока якоря. Вход узла 13 ограничения напряжения якоря через блок 14 вьщеления модуля подключен к выходу датчика 11 напряжения. Выход узла 13 ограничения напряжения якоря и выход датчика .16 потока возбуждения подключены соответственно ко второму И третьему входам формирователя 9. В данном электроприводе при перегрузке электродвигателя автоматически устанавливается оптимальная частота вращения, при которой нагрузка снижается до допустимой величины. .1 з.п. ф-лы, 1 ил. Ф (Л

а затем после выхода узла 4 ограниче

ния задания ЭДС из насыщения, начинает умень1паться ЭДС. Полярность сигналов на выходе регулятора 5 ЭДС, узла 6 ограничения задания тока якоря и датчика 18 тока якоря изменяется на обратную, и торможение осуществляетс с подчиненным регулированием тока якоря вплоть до полной остановки привода. При приложении статической нагрузки к заданию динамического тока добавляется задание статической составляющей тока якоря. Суммарный сигнал задания воздействует через узел 6 ограничения задания тока якоря на

грузки.

из- 2

При выполнении формирователя 9 менения потока в соответствии с п формулы изобретения напряжение на входе и выходе блока 17 выделения модуля в режиме стоянки отсутствует и двухвходовый интегратор 19 насыщен за счет сигнала от блока i 8 деления, пропорционального частному от деления напряжения выхода узла 13 на напряжение датчика 16 потока возбуждения. Выходной сигнал интегратора 19 поступает на вход системы регулирования потока, задавая его номинальное зна- ,ченпе.- При возрастании задания часто

ты вращения до основной сигнал на входе и выходе блока 17 выделения модуля становится равным выходному сигналу блока 18 деления. Дальнейшее возрастание задания частоты вращения и напрялсения выхода блока 17 ведет ,к уменьшению напряжения выхода интегратора 19 и ослаблению потока до тех пор, пока сигнал на выходе блока 16 деления не сравняется с с.игналом на выходе блока 17 выделения модуля. Лоток возбуждения изменяется во второй зоне по гиперболическому закону, так как величина делимого на входе блока 18 остается неизменной.

Для обеспечения,оптимальной настройки контура ЭДС во второй зоне целесообразно ввести в схему второй блок деления и блок возведения в квадрат, соединив вход делимого с выходом регулятора 5 ЭДС вход делителя - с выходом блока возведения в квадрат, вход которого соединен с выходом датчика 16 потока возбуждения, а выход блока деления - со входом узла 6 ограничения задания тока якоря

В данном электроприводе при перегрузке электродвигателя автоматически устанавливается оптимальная частоаа вращения (во второй зоне - за счет усиления потока возбуждения), при которой нагрузка снижается до допустимой величины. Улучшается также коэффициент мощности тиристорного преобразователя, питающего якорь двигателя. Исключаются опасные для двигателя режимы, связанные с перенапряжением на якоре. Указанные преимущества до-

стигаются сравнительно простыми сред-д0 второму и. третьему входам ормирова-ствами, на основе унифицированной аппаратуры управления.

Формула изобретения

теля закона изменения потока.

ВНИИ1Ш Заказ 1418/50

52166

подключена к возбудителю с системой регулирования потока возбуждения, в цепь управления которого включен формирователь закона изменения потока, подключенный первым входом к выходу задатчика интенсивности, а также датчики ЭДС, напряжения, тока якоря ,и потока возбуждения электродвигателя.

5

0

5

0

5

с целью улучшения энергетических показателей и повышения надежности, в него введены источник опорного напряжения, узел ограничения задания частоты вращения, узел ограничения напряжения якоря, блок выделений модуля и регулятор мощности, при этоМ узел ограничения задания частоты вращения включен на входе задатчика интенсивности, первый вход его служит входом задания частоты вращения электродвигателя, второй и третий входы соеди-- нены соответственно с выходом и входом узла управляемого ограничения задания тока якоря, управляющий вход которого соединен с выходом регулятора мощности, соединенного входом с датчиком потока возбуждения, управляющий вход ограничения задания ЭДС соединен с выходом узла ограничения напряжения якоря, выполненного в виде двухвходового интегратора с ограничением напряжения, первый вход которого через блок выделения модуля связан с датчиком напряжения, а второй вход- с источником опорного напряжения, выход узла ограничения напряжения якоря и выкод датчика потока возбуждения Подключены соответственно .к

теля закона изменения потока.

Подписное