УСТРОЙСТВО для УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПО СИСТЕМЕ Г—Д С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ Советский патент 1973 года по МПК H02P5/22 

1

Известно устройство для управления электролриводом по системе Г-Д с двухзоиным регулированием скорости, содержащее задатчик скоро,сти враш;ения, подключенный через сравнивающее устройство к входу регулятора возбуждения генератора, .и регулятор воз,буждения электродвнгателя с зоной нечувств-ительности.

Изобретение обеспечивает упрощение, улучшение динамики и повыщение точности поддержания заданной скорости. Указанная цель обеспечивается тем, что вход регулятора возбуждения двигателя подключен к выходу регулятора возбуждения -генератора.

На фиг. 1, 2 схематически изображено предложенное устройство.

Двигатель / приводит во вращение генератор постоянного тока 2, соединенный с электродвигателем постоянного тока 5 и с датчиком фактического значения скорости вращения 4, связанным с одним из входов сравнивающего устройства 5, на другой вход которого подключен задатчик скорости вращения 6. Вход регулятора возбуждения 7 генератора подключен к выходу сравнивающего устройства, а вход регулятора возбуждения двигателя 8, имеющего зону нечувствительности, соответствующую точке пе,региба кривой намагничивания генератора 2 - номинальному значению тока возбуждения генератора гвг

1вгн,-подключен к выходу регулятора возбуждения генератора. По казанные пунктирной линией интегрирующие звенья регуляторов 7, 8 могут быть введены в структуру ре5 тулятора предлагаемого устройства для обеспечения астатического регулирования.

За счет последовательного соединения регуляторов 7 и 5 в предлагаемом элект1роприводе одновременная их работа (одновременное изменение магнитных потоков возбуждения как генератора, так и двигателя) принципиально невозможна, так как изменение тока возбуждения элект1родвигателя осуществляется только после того, «ак ток возбуждения

5 генератора превысит номинальное значение (на колене кривой намагничивания), т. е. в зоне, соответствующей насыщению магнитной цепи генератора, когда магнитный ноток генератора практически неизменен. Благодаря

0 этому предлагаемое устройство обеспечивает надежную работу в переходных режимах электрических мащнн с невысокой коммутационной стойкостью. В предлагаемом устройстве регулирующим

5 воздействием для РВД является ток возбуждения генератора (в отличие от напряжения рассогласования, снимаемом с выхода сравнивающего устройства в известном приводе), исключающее необходимость наличия опреде0 ленного значения сигнала ощибки

для осуществления двухзонного регулирования. Таким образом, в предлагаемом устройстве поддержание задаоного значения скорости может осуществляться с более высокой степенью точности по сравнению с известным электроприводом и .прИ условии применения астатических регуляторов возмож-но сведение ощибки регулирования практически к Нулю без нарущения логи1ки двухзоиного регулирования.

В том случае, если генератор и двигатель представляют собой близкие по, своим электрическим параметрам электрические мащины, и если они не насыщены, то в первом приближении можно (Считать, что для увели че«ия скорости вращения двигателя на какую-то величину Art, требуется увеличение тока возбуждения генератора на величину А/вг или уменьщение тока возбуждения двигателя на такую же величину Д1вд« А1вг- Из этого- следует, что для получения той же точности регулирования скорости вращения в зоне выще номинальной скорости вращения, не требуется усиления сигнала, воздействующего па РВД.

Однако в этом случае для уменьшения тока возбуждения двигателя до О требуется увеличение тока возбуждения генератора «а величину его поминального значения , т. е. наибольшее увеличение тока возбуждения генератора составит 1вг 2гвгн- Учитывая нежелательность перегрузки обмотки возбуждения генератора на такую величину с точки зрения возрастания потерь и чрезмерного перегрева обмотки, целесообразно усилить сигнал, воздействующий на РВД, и при коэффициенте усиления порядка 10-20 наибольшее увеличение возбуждения генератора составит 5-10%, что вполне допустимо, так как соизмеримо с разбросом параметров электрической мащииы в пределах технолотичеоких допусков.

Таким образом, вследствие того, что требуется усилительное устройство для РВД с меньщим коэффициентом -усиления (порядка 10-20 вместо 10) оно может быть выполнено проще, чем усилитель РВГ.

Практическая реализация предполагаемого электропривода по структурной схеме, представленной на фиг. 1, была осуществлена с применением угольных (регуляторов возбужденйя электрических машин, что не исключает возможности применения магнитных, полупроводниковых, электронных или других типов регуляторов.

На фиг. 2 представлена упрощенная лринципиальная схема соединений обмоток возбуждения электрических машин и обмоток управления угольных регуляторов возбуждения опытного Образца (цепи смещения и стабилизации не приводятся).

Согласно прИшеденной схеме в качестве регулятора возбуждения 7 генератора 2 используется угольный регулятор напряжения, управляющая обмотка 9 «оторого соединена с выходом сравнивающего устройства 6 через

магнитололупроводниковыи усилитель мощности 10, а угольный столб 11 соединен последовательно с обмоткой возбуждения генератора 2 и управляющей обмоткой 12 угольного регулятора 13 возбуждения электродвигателя 3.

Угольный столб 14 регулятора возбуждения электродвигателя соединен последовательно с обмоткой независимого возбуждения электродвигателя 3..

Датчик 4, установленный на валу электродвигателя 3, соединен с входом II сравнивающего устройства. С входом I сравнивающего устройства соединено устройство 15, задающее требуемое значение скорости вращения электродвигателя 5.

Изображенное на фиг. 2 устройство работает следующим образом.

На входы сравнивающего устройства поступает сигнал, пропорциональный фактическому значению скорости вращения электродвигателя 5-t/тг и сигнал, пропорциональный заданному значению скорости вращения- {/зад. Сигнал рассогласования между фактическим и заданным значениями скорости вращения электродвигателя 3, снимаемый с выхода сравнивающего устройства усиливается магнитополупроводниковым усилителем 10 и подается на управляющую обмотку 9 угольного регулятора 7 воз|буждения генератора 2.

Регулятор 7 за счет применения в конструкции мембранной пружины, тяговая характеристика которой в рабочей зоне совладает с учетом реакции угольного столба 11 с тяговой характеристикой электромагнита (с управляющей обмоткой 9), является по принципу своего действия астатическим регулятором и настроен таким образом,ЧТО находится в равновесии только в случае отсутствия сигнала рассогласования. При по ддержании скорости вращения электродвигателя, меньщей чем номинальная, и наличии сигнала рассогласования регулятор 7 выходит из paiBHOBecHoro состояния, его угольный столб 11s зависимости от знака сигнала рассогласования сжимается или разжимается, что приводит к изменению тока возбуждения магнитного потока и напряжения на клеммах генератора 2. Р1змене«ие тока возбуждения генератора происходит до тех пор, пока регулятор 7 не придет в новое равновесное состояние, сведя сигнал рассогласования к нулю. Когда возможности регулирования по возбуждению генератора исчерпаны вследствие насыщения его магнитной системы (ток возбуждения генератора достиг значения гвгн и дальнейшее его увеличение не приводит к увеличению напряжения на клеммах генератора) (вступает в работу угольный регулятор 13 возбуждения электродвигателя 3.

Конструкция и принцип работы регулятора 13 в основном аналогичны конструкции, принципу действия регулятора 7. Регулятор 13 настроен так, что находится в равновесном состоянии только при прохождении через управляющую обмотку 12 тока, равного номинальному значению тока возбуждения генератора

С ЕГН

При Нрохожденни через управляющую обмотку 12 тока, меньшего /вгн, угольный столб 14 регулятора 13 предельно сжат, а в случае превышения .номннального значения тока возбуждения генератора угольный столб 11 разжимается, уменьшая ток обмотки возбуждения электродвигателя 3.

При задании скорости вращения электродвигателя сверх номинальной увеличение скорости вращения до номинального значения осуществляется при неизменном номинальном токе возбуждения электродвигателя за счет увеличения тока возбуждения генератора.

По достижении номинального значения скорости вращения электродвигателя ток возбуждения генератора начинает превышать значение гвгн.

Незначительное превышение тока возбуждения генератора номинального значения Д/вг используется в качестве воздействующего сигнала для «ачала регулиро вания по возбуждению электродвигателя.

При этом угольный столб 14 регулятора 13 разжимается, ток возбуждения электродвигателя становится меньше номинального значения гвди, скорость электродвигателя возрастает до заданного значения-сигнал рассогласования СВОДИТСЯ к нулю. Если при ЭТОЛ1 ток возбуждения генератора продолжает оставаться больше номинального значения гвгн.

дальнейшее ослабление поля электродвигателя приводит к превышению скорости вращения относительно заданного значения и появлению сигнала рассогласования противоположной полярности. Этот сигнал, воздействуя на РВГ, уменьшает ток возбуждения генератора, а снижение тока Возбуждения генератора вызывает увеличение магнитного потока электродвигателя и снижение его скорости

вращения. Процесс стабилизации скорости вращения заканчивается при одновременном сведении сигнала ошибки к нулю и тока возбуждения генератора к номинальному значению. Снижение колебательности системы в переходном режиме достигается введением стабилизирующих связей по производньгм скорости вращения электродвигателя и тока возбуждения генератора.

Предмет изобретения

Устройство для управления электроприводом по системе Г-Д с двухзонным регулированием скорости, содержащее задатчиК скорости вращения, подключенный через сравнипа:сщее устройство к входу регулятора возбуждения генератора, и регулятор возб ждения двигателя с зоной нечувствительности, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, улучшения динамики и повышения точности поддержания заданной скорости вращения, вход регулятора возбуждения двигателя подключен к выходу регулятора возбуждения генератора.