Задающее устройство системы тиристорного управления электроприводом постоянного тока Советский патент 1976 года по МПК H02P5/06 B66B1/30 

1

Изобретенне от юсптся к технике иодъемны.х установок, в частностн к енстемам тнриеторного унравления электроприводом ностоянного тока установок тнпа шахтных подъемников. Оно предназначено для формировання задающего сигнала скорости, т. е. изменяющегося во времени напряжения, величина которого отображает требуемый закон нзмепения скорости груза (подъемного сосуда) при пуске, разгоне и торможении электродвигателя подъемной установки.

Известно задающее устройство, содержагцее два последовательно соединенных линейных операционных усилителя с ограничителем выходного напряжения и иптегрируюи1,ий онеранионный усилитель, пень обн1,ей отрин.,ательной обратной связи, а также выполнеппЕзШ на операционном усилителе с ограничителем узел увелнчення интенснвности изменення выходного напряжения устройства в режиме торможения, цепи управления которого подключены к выходу устройства и источнику опорного напряжения 1.

Недостатком этого устройства является то, что оно обеспечивает формирование напряжения с параболнческнми участками, необходнмымн для обеспечения плавности двпження с ограничением рывка н высокой наденсностн установки в целом.

Известно также задающее устройство, содер/кан1,ее задатчпки ускорения, устройства задания опорного и эталонного сигналов, интеграторы, еру НКЦ1 зональные преобразователи н контактные схемы, которое обесгючнвает задание п ограничение не только ускорегшя, но н рывка 2J. Однако такое устройство имеет сложную конструкцию.

Наиболее близки.м но техн11ческому ренюнню к нзобретению является задающее устройство, содержащег трн носледовательно включенных 01;ерац ;онных усилителя, из которых HeiJBbiii является лппейным, а вгорой п третий - интегрирующнмп, два ограннчнтеля выходных панряжени первого и второго yci Л1ггелей, причем иервый нредставляет собой сложный нелине1 ный нреобразователь, устройство задания тока заряда конденсатора обратной связн второго усилителя, а также оби1ую отрицательиую обратную связь, охватывающую все три усилителя 3. Недостатком этого устройства является сложность реализации и иастройки, что отрицательно сказывается на его надежности. Цель изобретення - иовышение плавности

работы и экснлуатацнонной надежности привода.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве, включающем в себя три последовательно включенных операцнонных усилнтеля, из которых первый является линейным, с

ограничителем выходного напряжения, а выходной - интегрирующн.м, п цепь отрицательной обратной связи. Между усилителями включен доиолннтельный интег)лрующий усн /итель с ограничителем выходного иапряжеиия, причем ограничитель через иотсидиа.чьiiijiii раздсл1ггель сссдннеп с выхиди.м линс i;oro уснл1ггеля.

На фиг. 1 показана ирннциииальиая схема задаюнгего устройства; на фиг. 2 ириведен график изменения выходного нанряження задаюи его зстройства в функции времени н графики нан)яжеиий, ноясияюии1е его работу.

Задаюи1,ее устройство включает в себя оиеpaHJJOHHbie уснлители 1, 2 и 3, соединенные последовательно. На входе каждого из указанных ус 1лителей включены резисторы 4, 5 н 6 соответственно. В цени отрицательной обратной связн усилителя 1 имеется резистор 7, Б связи с чем этот усилитель является лииейным. В цепях обратной связн усилителей 2 и о включеиы конденсаторы 8 н У, т. е. эти уси;1ители являются иитегрируюиди.ми. Параллельно резистору 7 включен ограничитель 10, о раничива1ощий нанряжеиие усил Г1еля 1. Источи1.1ч П ностояниого напряжения соединен с ограничигслем 10 н онределяет уровень oiрапичеиия.

Параллельно коидеисатору 8 включен ограннч1Г1-ель 12, ограничивающий уровень сигнала на выходе ннтегрнруюи1его усилнтеля 2. Выходной зажн.м усилителя 1 че)0з иотенциальиый раздел1ггель 13 соедиле с цепью управления огранич1ггеля 12, нанряжен:; которой определяет уровень ограиичепля ycii.::ieля 2. Между выходным зажимом 14 задаюн его уетройетва и входо.м усилнте; я 1 включен резнстор 15 обратной связи. Зажим 16, соединенный через резистор 4 с входом усилителя 1, служит для подачн на задаюи1ее усчройство входного сигнала.

Узел увеличеиия интенсивности изменения выходного наиряжения уетройетва в режиме торможения включает в себя транзисторы 17 и 18, которые совместно с диодами 19, 20, 21 и 22 представляют собой транзисторный ключ. Цень зиравления этого ключа через второй иотенцнальный разделитель 23 соединена с выходным зажимом 14 задающего устройства. Резистор 24 через уиомянутый транзиеторный ключ включен параллельно резнстору 6. Выходной зажим 14 задающего уетройетва соединен с входо.м системы 25 автоматического унравления электроприводом, которая включает в себя силовой элемент-тиристорный иреобразователь, иитающий подъемный электродвигатель 26 постоянного тока, а также регуляторы скорости и тока, нанри.мер, интегральпо-пронорционального действия. Электродвигатель 26 приводит в движение барабан 27 иодъемной установки.

В неустановившемся режиме, когда разность между -ВХОДНЫМИ н выходным напряжениями задающего уетройетва велика, усилитель 1 насыщен, tro выходное ианряженне

максимально, т. е. равьо 1а;) огранпчення. Следователььо, .мальным является и на1:)я;кение ограничения усилителя 2, поскольку иотенцнальный )азделите;гь 13 новторяет выходное напряжение уснлнте.чя 1.

Когда указа1;ная вынге разность приближается к нулю, 1. е. величина выходного снгиала приближается :; устпиоииглиемуся его значению, напряжение на вых(;де усилителя 1

приближается к нулю. При этом ианряженне ограничення усил ггеля 2 также приближается к иулю, а рост выходиого нанряжеьия этого уснлителя ирекран;ается, что исключае возможность неререгулироваипя вь;ходного ианряжения задающего устройства.

При иодаче сигнала УВХ па вход устройства (зажим 16, фнг. 1) выходное папряженне усилителя 1 (Ui, фнг. 2) возрастает до нанряжеиия ограничения, поскольку нанряженне на

выходе (зажим 14) в первый йю.мент равно нулю. Ввиду больщого коэффициента передачи уеилителя 1, это нанряжение остается неиз.менным в теченне большей части времени нарастания выходного напряження (участок

О - 1 на фиг. 2).

Одновременно начинает линейно нарастать выходное нанряженне уснлителя 2 (U-z) с постоянной времени Гз, соответствуюн{ей выбранному значению рывка Uz K2-i (О

ic

/ /i), где Л2 -- ; 1р - наиряже 2

ние насы:цення усилителя 1.

Выходное напря;кенне усилителя 3 (бз фиг. 2) в промежутке вре.менн О ; / /i изMcii.ieTCH ио закоиу

./.

и.. Г,

Пос ольку {} ii-t-i, иолучи.м

и,-.е.

Тз

Таким образом, в период времени О - / С /1 выходное напряжение зстройства U растет ио оитимальному для шахтных нодъемных установок закон} (фиг. 2), соответствующему участку ограничения рывка; при / /1 напряжение уснлнтеля 2 достигает наиряжения ограннчення и устанавливается на

постоянном уровне до момента времени tzПри постоянстве этого напряжения нанряжение уснлнтеля 3, т. е. выходное нанряжение устройства, растет но прямолинейному закоilZf

U2

ну Из Кз-{, где /Сз

нанря ,

женпе насыщения уснлнтеля 2. Темп нарастання напряжения оиределяется допустимым уеко)еннем нривода при разгоне. Таким образом, на участке i / С 4 выходное напряженне устройства нарастает по оптимально.му закону, а ускорение остается постоянным.

В мо.мент временп / /2 и в последующе.м до мо.мента / 4 сигнал обратной связи с выхода усилителя 3 начинает енижать напряжение усилителя 1, т. е. выводить его из насыщения. Одновременно снижается напряжение усилителя 2 по каналу ограничения (потенциальный разделитель 13, ограничитель 12) пропорционально снижению напряжения усилителя 1.

Уменьшающееся напряжение усилителя 2 понижает темп нарастания выходною напряжения бз на участке tz t . ij.

Точка /2 начала уменьшения темна роста выходного напряжения определяется величиной допустимого рывка н устанавливается выбором коэффициента передачи усилителя 1, зависяп:1его от величины сопротивления резнстора 7.

В момент времени t t- выходные напряжения усилителей 1 и 2 становятся равными нулю, а выходное напряжение устройства (зажим 14) равным входному (если сопротивления резисторов 4 и 15 равны). Цепочка элементов 13, 12, как указывалось выше, исключает возможность неререгулнровання.

В момент временн i tr, входной сигнал снимается с зажима 16 (Uj,y 0) начинается торможение. При этом процессы протекают аналогично изложенному, нрпчем полярность напряжений 3 спадает, iia участке /5- /е торможенне привода продолжается, прнчем пз-за действня узла, включающего элементы 17-24. выходное нанряжение устройства уменьшается быстрее, чем нарастало на участке /i - /о.

Этот узел работает следующим образом. Допустим, что прн нараста11ии ианряжения усилнтеля 3 зарядный ток конденсатора 9 нротекает но резистору 6 в направлении от усилителя 2 к усилителю 3 (т. е. слева паправо на фпг. 1). Полярность выходного напряжения потеиинального разделнтеля 23 выбирается тако;;, чго транзистор 18 открыт по цени эмиттер--база, а транзистор 17 закрыт. При этом ток через pe3iiCTOp 24 протекать не будет, поскольку цень для тока заперта диодом 22. Следовательно, время интегрирования нри росте напряжения усилителя 3 определяется сонротивлеиием резистора 6. При снаданин панряжеиия усилителя 3 (той же полярности) нанряжеиие на выходе потенциального разделителя 23 сохраняет свой знак, и открыт тот же транзистор 18. Однако разряд конденсатора 9 сопровождается изменением нанравлення тока разряда через резиетор 6, который в данном случае протекает в нанравленпи от усилителя 3 к усилителю 2 (т. е. снрава налево на фнг. 1). В данном случае появляется второй контур для разрядного тока: через резистор 24, открытый транзнстор 18 и диод 22.

Таким образом, резиетор 24 оказывается включенным параллельно резистору 6, что приводит к уменьшению времени разряда конденсатора 9 н, следовательно, времени спадания выходного напряжения устройства в сравненин с временем нараетания.

Аналогично работает этот узел прн противоположной полярности выходного напряження. И этом случае разрядный ток протекает через транзистор 17 и диод 21.

Формула изобретения

Задающее устройство системы тнрпеторного управлення электронриводом иостоянного тока, включающее в себя последовательно соединенные операционные уснлители, из которых первый является лннейным с ограничителем выходного нанряжения, а вы.ходной ннтегрнруюни1м, н цень отрнцательной обратной

связи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения плавности работы и экснлуатационной надежности ирнвода, между упомянутымн усилителями включен дополнительный ннтегр 1рующнй усилитель с ограннчнтелем

вЕзГходного паирямхен,/, прнчем указанный ограннчнтель через нотенннальный разделитель соедннен с выходом указанного лннейного усилителя. 11СТОЧНИКИ информации, нри1:ять е во внн лан1:е при экспертизе;

1.Патент ФРГ 1126487, кл. 21с 59/36, 1967.

2.Патент Франции № 2062707, кл. В 66Ь 1/00, G 05Ь 19/00, 1971.

3. Патент Велнкобританни N° 1158144, кл. G 3R, 1969 (npoTOTiui).

+//О L

Риг. 2