Силовой следящий электропривод для управления угловым положением объекта Советский патент 1962 года по МПК H02P5/52 H02P5/06 

Широкое внедрение силовых следящих электроприводов в народное хозяйство предъявляет к приводам новые более жесткие требования по сравнению с требованиями, предъявляемыми ранее.

В основе этих требований лежит высокая надежность, непрерывная готовность к работе и простота обслуживания.

Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют следящие приводы,, основанные на применении силовых магнитных усилителей, дросселей насыщения, полупроводниковых выпрямителей и двигателей постоянного тока.

Предлагаемый силовой электропривод для управления угловым положением объекта относится к этому типу приводов и, подобно им имеет реверсивный электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, цепь якоря которого питается от трехфазной сети через три управляемых силовых дросселя насыщения, включенных в каждую фазу, а обмотка возбуждения питается от двухтактного магнитного усилителя (или реверсивного усилителя иного типа), на вход которого подается предварительно усиленный сигнал, пропорциональный разности входной и выходной координат привода.

Задачи изобретения заключаются в повьанении моментных характеристик привода, ограничении тока якоря двигателя при реверсе и торможении и обеспечении возможности торможения двигателя при выходе управляемого объекта за пределы рабочей зоны.

№ 152011

Первая задача-повышение моментных характеристик - решается, в соответствии с изобретением, путем включения управляющих обмоток силовых дросселей насыш.ения последовательно с обмоткой возбуждения двигателя. Ограничение тока якоря двигателя при реверсе и торможении осуш,ествляется с помощью логического блока, определяющего знак произведения скорости и ускорения привода и действующего на контактор, контакты которого включены параллельно добавочному сопротивлению в цепи якоря.

Наконец, задача обеспечения торможения двигателя при выходе управляемого объекта за пределы рабочей зоны решается путем применения конечного выключателя, контакты которого замыкают якорь двигателя на сопротивление динамического торможения и одновременно щунтируют обмотки управления силового дросселя.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого, привода для управления угловым положением объекта регулирования.

В схему входят следующие основные элементы: исполнительный двигатель постоянного тока ИД, управляемые силовые дроссели ДН насыщения с выпрямителями В, двухтактный магнитный усилитель МУ, служащий для питания током последовательно соединенных обмотки 03 возбулодения двигателя ИД и обмотки ОУ дросселей ДН управления; предварительный электронный усилитель ЭУ, служащий для усиления входных сигналов привода и питания обмоток управления магнитного усилителя МУ.

В качестве усилителя для питания обмоток возбуждения двигателя ИД и управления дросселей ДН и в качестве предварительного усилителя могут быть применены усилители других типов, как транзисторные на управляемых диодах, магнитно-транзисторные и т. д.

Управление приводом осуществляется подачей на вход предварительного усилителя ЭУ управляющего сигнала, представляющего собой разность входной и выходной угло1зых координат привода, преобразованную в напряжение сигнала при помощи сельсинов-датчиков СД и сельсинов-приемников С/7.

Возможно преобразование указанной разности угловых координат и при помощи других устройств (потенциометров, дискретных преобразователей и т. п.).

Управляющий сигнал, получаемый от сельсинной пары, дифференцируется каскадом дифференцирования электронного усилителя ЭУ.

Возможно выполнение схемы с двумя тахогенераторами на входном и выходном валах привода или с одним принимающим тахогенератором на выходном валу привода.

В схеме применены грубый ГО и точный ТО отсчеты, суммирование сигналов которых производится каскадом усилителя ЭУ.

Устойчивая работа привода обеспечивается вводом в усилитель ЭУ отрицательной связи в виде напряжения, пропорционального току возбуждения двигателя ИД, или напряжения выхода магнитного усилителя МУ, которое после сглаживания Rф -Сф фильтром, дифференцируется контуром Rg - Cg .

Реверс двигателя осуществляется путем изменения направления тока в обмотке возбуждения двигателя без изменения направления тока в якоре двигателя из-за наличия в цепи якоря выпрямителей.

Ток возбуждения двигателя ИД и ток управления дросселей ДН в приводе общий, вследствие чего ток в дросселях насыщения (ток в цепи якоря) изменяется одновременно и пропорционально току возбуждения двигателя.

При этом двигатель приобретает моментные характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения и поведение привода при разгоне и торможении отличается одно от другого.

Привод работает следующим образом.

При наличии угла рассогласования между входной и выходной координатами привода напряжение управляющего сигнала активизирует электронный усилитель ЭУ, который в свою очередь активизирует магнитный усилитель МУ. На выходе последнего появляется ток возбуждения двигателя ИД и управления дросселей ДН, полярность которого зависит от знака управляющего напряжения. При этом двигатель развивает момент и под действием его приходит во вращение. Направление вращения двигателя выбирается таким, чтобы угол рассогласования уменьшался. При уменьшении угла рассогласования до нуля привод останавливается.

При изменении входной координации привода по любому закону, привод следит за ее изменением с определенной ошибкой.

Так как привод обладает астатизмом второго порядка по отношению к управляющему воздействию, то при отсутствии нагрузочного момента на валу двигателя ИД ошибка положения и ошибка привода при изменении входной координаты с постоянной скоростью равны нулю.

Ошибка привода от нагрузочного момента зависит как от величины самого момента, так и от коэффициента усиления элементов привода.

При реверсировании или торможении двигатель ИД переходит в генераторный режим. Рекуперация энергии при этом не осуществляется из-за наличия выпрямителей В в цепи якоря. При торможении якорь двигателя закорачивается через выпрямители и в цепи якоря могут возникнуть недопустимо большие токи, вызванные большой э. д. с. якоря и малым сопротивлением в цепи якоря.

Во избежание этого в приводе применена схема ограничения тока, содержагцая логический блок ЛБ, служащий для определения произведения скорости и ускорения выходного вала привода.

Отрицательный знак этого произведения определяет процесс торможения и необходимость ограничения тока якоря.

Кроме логического блока схема ограничения тока имеет тахогенератор ТГ, жестко связанный с двигателем ИД, реле РЬ контактор /С и ограничивающее сопротивление RC в цепи якоря.

Логический блок представляет собой множительное устройство, на вход которого поступает напряжение постоянного тока, пропорциональное скорости двигателя ИД, от тахогенератора ТГ. В блоке производится дифференцирование скорости RC ячейкой.

Напряжение, пропорциональное скорости, и напряжение, пропорциональное производной скорости, модулируются модуляторами MI и /Wa и затем выпрямляются.

Выходное напряжение блока ЛБ воздействует на реле Р, которое срабатывает только при отрицательном знаке указанного выше произведения. При этом нормально закрытый контакт реле разрывает цепь питания контактора К. Катушка контактора обесточивается и отпускает нормально открытый контакт, в результате чего в цепь якоря двигателя ИД последовательно включается дополнительное сопротивление R с, ограничивающее ток якоря при торможении привода.

Самонастройка схемы при торможении может быть осуществлена логическими блоками других типов.

Для торможения привода у предельных зон служит схема, имеющая две пары нормально открытых контактов (например, низ или

- 3 -№ 152011

№ 152011

верх), выпрямители Si и тормозное сопротивление/ т При подходе к предельной зоне замыкаются механически пары контактов низ или верх, и двигатель ИД замыкается на тормозное сопротивление . от величины которого зависит ускорение торможения. Одновременно обмотка ОУ управления дросселей ДН шунтируется одним из выпрямителей BI. Вследствие этого ток в якоре двигателя ИД изменяет направление на обратное, и двигатель тормозится в режиме динамического торможения.

Вывод привода из предельной зоны осуществляется при изменении сигнала управления на входе предварительного усилителя ЭУ.

В этом случае изменяется направление тока возбуждения и в обмотке ОУ управления дросселей появляется ток, для которого шунтирующий выпрямитель BI имеет обратное сопротивление. Дроссели насыщения активизируются и через двигатель ИД и шунтирующее его сопротивление R т начинает протекать ток. При этом двигатель развивает момент того же знака, что и при тормолсении и начинает -выходить из предельной зоны.

Предмет изобретения

1.Силовой следящий электропривод для управления угловым положением объекта, содержащий реверсивный электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения с питанием цепи якоря от трехфазной сети через три управляемых силовых дросселя насыщения, включенных в каждую фазу, и с питанием обмотки возбуждения от двухтактного магнитного усилителя (или реверсивного усилителя иного типа), на вход которого подается предварительно усиленный сигнал, пропорциональный разности входной и выходной координат привода, отличающийся тем, что, с целью повышения добротности моментных характеристик привода, управляюшие обмотки силовых дросселей насыщения включены последовательно с обмоткой возбуждения двигателя.

2.Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что для ограничения тока якоря двигателя при реверсе и торможении применен логический блок, определяющий знак произведения скорости и ускорения привода и действующий на контактор, контакты которого включены параллельно добавочному сопротивлению в цепи якоря.

3.Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что для торможения двигателя при выходе управляемого объекта за пределы рабочей зоны применен конечный выключатель, контакты которого замыкают якорь двигателя на сопротивление динамического торможения и одновременно шунтируют обмотки управления силового дросселя.