ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА с ДВУХЗОННЫМ Советский патент 1973 года по МПК H02P5/22 

1

Изобретение относится к электроприводам постояиного тока по системе Г - Д, управляемым как напряжением на якоре, так и возбуждением двигателя и работающим преимуществетно в длительном режиме и может быть использовало, , для главных приводов стана холодной про,катки.

Известен электролр.ивод постоянного тока с двухзо.нным регулированием, содержащий регулятор возбуждения с ограничителем э.д.с., в котором регулирование в зоне здиже основной скорости осуществляется изменением напряжения на якоре при ном-инальном магнитном потоке двигателя, а в зоне выще основиой скорости- изменением ма1гнит,ного -потока двигателя .при номинальном напряжении на якоре.

Недостатком известного электропривода является то, что и при малом моменте нагрузки потери в электроприводе остаются довольно больщими ввиду того, что часть потерь - .потери «а возбужден.ие и ,потер.и магнитные - не зависит от нагрузки.

Цель изобретения-снижение потерь энергии. Эта цель достигается тем, что электропривод содержит блок определения оитимальиого потока двигателя, состоящий из последовательно соединенных функцио.нального преобра13ователя, миожителя и ограничителя сигнала. Вход функционального преобразователя

соединен с датчиком скорости, второй вход м.ножителя-с датчиком тока якоря, а выход о граничителя подключен к .регулятору возбуждения двигателя.

На фиг. 1, 2 изображены функциональные схемы двух вариантов предлагаемого электропривода.

Двигатель / получает питание на якорь от регулируемого источника 2 якорного напряжения Un и на обмотку возбуждения от регулятора возбуждения 3.

Измеряемыми .параметрами электродвигателя являются скорость вращения со, ток якоря гя, иоток возбуждения ф. Регулятор ,поддерж.ивает регулируемую величину X (например, скорость нрокатки, натяжение полосы .и пр.), равной заданной. Элемент 4 с зоной нечувствительности при достижении номинальной величины э.д.с. двигателя (напряжения .питания

якоря) производит уменьшение уставки потока двигателя до максимастьно допустимой при данной скорости велич.ины.

Предлагаемая система электропривода содержит, «роме того, специальный узел вычисления о.пти.мального потока двигателя, состоящий из множителя 5, функционального преобразователя 6 и ограничителя сигнаша 7.

Учитывая потери в якор.ной цени электрических мащин, в обмотках возбуждения и магнитные потери, оптимальная величина потока

двигателя лр.иближевно может быть ол.ределена по уравнению:

ki

( я

YI + fejU) + ЙдСЬ

где in - ток якоря двигателя;

Си--скорость вращения двигателя; k k, ks - коэффициенты.

Вычисление олтлмального потока производится по формуле. На вход функционального преобразователя 6 подан сигнал скорости iBpaщения двигателя со, на входы миожителя 5 поданы выход фу|Н|КЦ|ИО:нального преобразователя 6 и сигнал тока якоря двигателя гя.

Оптимальный поток двигателя поступает с выхода множителя 5 на вход ограничителя сигнала 7, где производится отграничение сигнала сверху - «оминальной величиной потока, и снизу - минимально допустимой величиной потока. Выход блока 7 является уставкой регулятора возбуждения двигателя.

Предлагаемый электропривод .работает следующим образом.

Регулятор 3 обеспечивает поддержание регул и руе мой величины X изменением напряжения питания якоря. Блок вычисления оптимального поггока из элементов 5-7 .производит ,по величинам ш и i определение уставки потока возбуждения, который обеспечивается регулятором 3. Если же при работе электропривода достигается но мин-альнаи величина э.д.с. двигателя (например, нри большой нагрузке и скорости), то элемент 4 обеспечивает поддержание номинальной э.д.с. путем снил сения потока возбуждения ниже вычисленного онтимального.

Вариант на фиг. 2 отличается наличием элементов выделения модуля 8-10, (Необходимых для реверсивного электропривода, а также включением элемента: 4. На входе элемента 4 сравниваются заданная номинальная величина и модуль действительной величины якорного напряжения. Если действительная величина напряжения меньще заданной, то ноток на выходе элемента 4, являющемся задающим входом регулятора возбуждения 3, достигает величины ограничения, которая в известно.м электроприводе соответствует номинальному потоку возбуждения.

Выход ограничителя сигнала 7 узла определения оптимального нотока подключен к элементу 4 на вход, определяющий величину уровня ограничителя. Благодаря этому поток на выходе элемента 4, а следовательно, и ноток возбуждения двигателя, будет соответствовать оптим-альной величине, которая, в частности, может быть равной номинальной (при больщих нагрузках). Если действительная величина напряжения достигает заданного уровня, то поток на выходе элемента 4 уменьщается, снижая величину потока двигателя ниже заданного блоком 7 и поддерживая э.д.с. двигателя на заданном уровне.

Преимуществом этого электропривода является больщая надежность, так как при выходе из строя узла вычисления оптимального потока -поток на выходе элемента 4 будет соответствовать номинальному потоку возбуждения и электропривод будет работать, хотя и с больщими потерями, т. е. как известный электронривод.

На фиг. 3 изображены кривые, характеризующие получаемую экономию энергии пр;и применении электропривода клети стана холодной прокатки мощностью 4800 кет. На оси абсцисс отложен момент нагрузки двигателя в относительных единицах, на оси ординат разность между мощностью потерь энергии при применении известного электропривода

(т. е. с максимально возможным нри данной скорости потоком) и Предлагаемого с потоком, определенным но указанному уравнению, отнесенная к суммарным номинальным потерям (т.е. потерям при номинальном режиме работы). Кривые приведены для следующих скоростей (относительно номинальной): Л - при со 0,25; Б - при ш 0,5; В - при ,0; Г --при сй 1,5; Д - при со 2,0.

Из приведенных кривых 1В1Идно, что при малых и средних нагрузках применение предлагаемого электропривода позволяет уменьщить потери энергии на 10-20% от номинальных потерь (в данном примере 50-100 кет). Очевидно, что при больщой мощности привода и

значительной доле времени работы при неполной загрузке привода, что имеет место на непрерывных прокатных станах с щироким сортиментом прокатываемого металла, применение предлагаемой системы электропривода

вполне оправдано.

Минимальный уровень потока возбуждения двигателя в предлагаемом электроприводе такой же, как в известном, поэтому электромеханическая постоянная времени двигателя меняется в таком же диапазоне. Для получения во всем диапазоне постоянного быстродействия (Необходимо осуществлять коррекцию передаточной функции регулятора 2 от величины потока возбуждения аналогично тому, как

это делается в известном электроприводе. В динамических режимах (ускорение) при увеличении тока якоря автоматически увеличивается поток возбуждения, что позволяет получить высокий темп ускорения электропривода.

Предмет изобретемия

Электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием, содержащий регулятор

возбуждения двигателя с ограничением э.д.с., отличающийся тем, что, с целью снижения потерь энергии, он содержит блок определения оптимального потока двигателя, состоящий из последовательно соединенных фуикционального преобразователя, множителя и ограничителя сигнал-а, причем вход функционального преобразователя соединен с датчиком скорости, второй вход множителя -с датчиком тока якоря, а выход ограничителя подключен к

регулятору возбуждения двигателя.

V Г1

-HgH- 2

-д)

«

f3ad

/

/7 ja

8

#

-U

t

Ij

w.f

и

/.I пн

-HgK |p-/

Ъад

fo

X

2

0,2 0,4 0,6 0,3 i.UM Фиг 3