Автоматический регулятор нагрева Советский патент 1978 года по МПК H01B19/02 

Изобретение относится к технологии электромашиностроения, в частности к технологическим проц€гссам пропитки обмоток электрических машин специальными изоляаионвиыми составами и их noi леоующей тер- мообработки (сушки) нагревом. Технологический процесс пропитки и термообработки представляет собой пропитку обмотик методом их полива иаол5щионными лаками и термообработки токовым нагревом. Нагрев обмотки пере а пропиткой и во время термообработки осуществляется включением ее на пониженное, по сравнению с номинальным, напряжение. В процессе пропитки и термообработки изделие с нагреваемой обмоткой, как правило, непрерывно врашает ся со скоростью 30-60 об/мин на спеикату ном устройстве, размешенном, например, на поворотной планшайбе. Поворот планшайбы осуществляется периодически с выбранным тактом. Нагреваемая обмотка подключается к источнику питания через кольцевые токосъемники. Вращение изделия и непрерывный полив обмотки лаком не позволяют прнме нять цатчикн температуры, например, типа термопар или терморегистров для контроля и регулирования режимов нагрева. Известны устройства для поддержания заданного режима нагрева по времени питанием нагреваемой обмотки стабилизированным напряжением l. Однако нагрев по времени не позволяет осуществлять контрольтемпературы и, следовательно, поддерживать ее на заданном уровне. Несоблюдение режимов нагрева приводит к некачественной пропитке и термообработке обмоток, что может стать одной из причин преждевременного выхода алектрнческих машин из строя. Известны также устройства регулирования нагрева обмоток в процессе нх пропитки и термообработки, где контроль температуры осуществляется мостом сопротивления по величине сопротивления нагреваемой обмотки 2. В данном устройстве контроль нагрева обмоток осушествляе1ч:я посредством периодического измерения их сопротивления мостовыМ измерител1-«ь(м устройством через контактные кольцевые токосъемники. Нагрев в атом,случае осуществляется неизменным, заранее поцобранным в промежутках между измерениями напряжением. При этом применяется система опроса, позволяющая одним измерительным устройством последовательно контролировать определенное количество нагреваемых статоров с одинаковыми сопротивлениями обмоток. Недостатком этого устройства является то, что при измерении сопротивления обмотки мостом в ее цепи оказываются контактные токосъемники, переходное сопротив ление которых прв малом напряжении питания диагонали моста соизмеримо с сопротивлением обмотки и, кроме того, в большо сте1юии заввсят от чистоты контактных поверхностей. Нестабильность со1 отнвпввия цепи ьвоеит большие погрешности при измер ниях, вслеост&ие чего заданный режим нагрева нарушается. К нарушению заданного режима нагрева приводит также отсутствие автоматического учете изменения температуры окружающей среды. Кроме того, на пропиточных устанадках с такими устройст.вами возможна пропитка статоров с идентичными обмоточными данными только партиями, так как рля обмоток с различными сопротивлениями необходима переналадка ,нсто 1ника питания и измерительного устро ства. Это ограничивает, область применения подобных пропиточных установок, так как при мелкосерийном производстве двигателей значительная часть времени уходит на переналадку источников питания и измерительного устройства. Целью изобретения является повышение точности регулирования и расширение функциoнjQлыIыx возможностей. Это достигается тем, что автоматически регулятор нагрева многопозиционных установок для пропитки и сушки электродвигате лей снабжен датчиком тока в обмотках электродвигателей, датчиком температуры окружающей среды, связанным с заратчиком температуры, сумматором с подключенными к его входам двумя логарифмическими функ ционалшыми преобразователями, образующими измерительный блок и соединенными через систему опроса с датчиками тока и обмотками электродвигателей, и устройствами запоминания начальных сопротИ15лений обмоток, связанными через коммутатор и систему опроса с сумматором и регулятора ми напряжения. На фиг. 1 представлена блок-схема авто матического регулятора нагрева; на фиг. 2 блок-схема управления запоминающим уст ройством, вьтолненным на шаговых искателях; на-фиг, 3 - принципиальная электрическая схема коммутатора. Автоматический регулятор иагрева включает в себя понижающий трансформатор 1, один полюс которого подключен к сплошной шине кольцевого токосъемника 2, расположенного на неподвижной части пропиточносушильиой установки, а второй полюс подключен к тиристор1ным регуляторам 3 на пряжения; тиристорные регуляторы напряжения, по числу позиций нагрева пропиточно-сушильаой установки, выходы которых подключены к сегментам 4, расположенных на неподвижной части установки; измери телышй блок, состоящий из источника 5 напрягжения постоянного тока, подключенного одним полюсом к шине 2, а другим через шунт 6 и ключи 7 системы опроса к сегментам 4, и сумматора 8, один вход которого через логарифмический фушши1 нальный преобразователь 9 подключен к шине 2 и сегментам 4 (через ключи 7 системы опроса), другой через логарифмический функциональный преобразователь Ю подключен к шунту 6 и третий - к запоминающему устройству И, а выход подключен к нуль-органу 12; запоминающие устройства 11, по числу позиций пропиточно-сушильвой установки, сигналы на вход которых поступают от управляющего устройства 13 через ключи 7 системы опроса и коммутатор 14, а выходь подключены: один к сумматору 8 через коммутатор 14 и ключи 7 системы опроса, а другой также через коммутатор 14, ключи 7 системы опроса и блок 15 включения нагрева к регуляторам 3 напряжения; нуль-орган 12, один вход которого подключен к сумматору 8, другой - к задатчику 16 температуры через ключи 7 системы опроса, а выход связан с управляющим устройством 13; задатчик 16 температуры на позициях нагрева пропиточно-сушильной установки, выход которого корректируется датчиком температуры окружающей среды 17; блок 15 включения нагрева, управляемый от нуль-органа 12 через управляющее устройство 13 и воздействующий на цепи управления регуляторов 3 напряжения; систему опроса температурного состояния обмоток статоров, состоящую из распределителя 18 и ключевых 7 устройств; коммутатор 14, представляющего собою N позиционныйпереключатель на N положений, где N - количество рабочих позиций пропиточно-сущильной установки (см. фиг.З). Вал ротора коммутатора 14 сочленен посредством жесткой связи с валом планшайбы прошггочно-сушильной установки и поворачивается на заданный угол синхронно с ней. Через коммутатор 14 подсоединены цепи управления регуляторов 3 напряжения и обмотка сумматора 8 к запоминающим устройствам И, а также запоминающие устройства к управляющему устройству 13. Автоматический регулятор нагрева ра- ботает слеоуготим образом. После поаключения обмотки статора к токосъемникам 19 и переноса его на первую позицию установки посредством поворота планшайбы, ключи 7 сшзтемы опроса закрывают тиристоры регуляторов 3 напряжения и подключают обмотку статора к источнику 5 питания. Пацение напряжения с обмотки статора 2О через ключ 7 системы опроса поступает на фушщиональдый логарифмический преобразователь 9, с выхооа котгорого на вход сумматора 8 снимается напряжение, пропорциональное 0nU/ , гае U - падение напряжения на обмотке статора. С шунта 6 на логарифмический функциональный преобразователь 1О поступает напряжение, пропорциональное току, протекающему через обмотку статора. С преобразователя 1О напряжение, пропорциональное -Сп1 пршсладывается ко вто рому входу сумматора 8. В резулы-ате сум мирования этих величин на выходе суммато ра появляется напряжение, пропордаовальное логарифму сопротивления обмотки статора в холодном состоянии. Это напряжение поступает на вход нуль органа 12, на второй вход которого с задатчика 16 поступает напряжение, пропорциональное температуре окружающей среды, величина которого заведомо меньше напряжения на выходе сумматора. В результатэ на выходе нуль-органа 12 появится сигнал, который через управляющее устройство 13, ключи 7 системы опроса и коммутатор 14 поступает на вход одаого из запоминаюших устройств 11 для накопления информации. Напряжение, пропорциональное накоаленной информации в запоминающем тройстве, снимается с одного из его выходов н через коммутатор 14 и ключ 7 системы опроса прикладывается к входу сумматора 8, где алгебраически складывается с напряжением, пропорционалы-ым 6п U - ta 3 . Накопле ние информации происходит до равенства на пряжения, поступающего с сумматора 8 на вход нуль-органа 12, с напряжением, про порциональным температуре окружающей среды, снимаемым с задатчика 16 теми©- ратуры. При равенстве этих напряжений на выходе нуль-органа сигнал npffliHMaeT зка чение, равное нулю. Процесс запоминания (накопления информации) происходит следующим образом: сигнал с выхода нуль-органа 12 перебрасывае триггер 21 (см. фиг. 2) управляющего устройства 13 и через усилитель 22 включает катущку шагового искателя грубого отсчета (ШГ). От тактового генератора 23 на эапрещающвй вход триггера 21 поступает импульс, который перебрасывает триггер в исходное состояние. Катущка ШГ отключает ся и передает щетки ШГ1 и ШГ2 на один шаг. Напряжение на выходе сумматора 8 . уменьшается на некоторую величину. Процесс передвижения щеток ШГ будет повторяться до тех пор, пока напряжение па выходе сумматора 8 не станет меньше или равным напряжению, поступающему с задатчика 16, и сигнал на выходе нульг-оргаяа 12 не станет равным нулю. Триггер 21 переключат ся не будет и с его выхода через элемент задержки 24 псжтупит сигнал на усилитель 25. Реле РГ включится, станет на самопи- тание и своими контактами отключит катушку ШГ от усилителя 22 и подключит кагушку шагового искателя точного отчета ШТ, а также ведет во входную цепь сум. матора 8 дополнительное сопротивление, распаянное на ламелях шагового искателя точного отсчета ШТ и подготовит пепь включения РТ. В реаулыгате введения дополнительно) сопротивления во входную цепь сумматора 8 нагфяжение на его выходе увеличится и на выходе нуль-органа 12 появится сигнал, отличный от нуля, который включит катушку ШТ. Начнется передви сение щетки ШТ, как описано ранее, до принятия сигналом на выходе пуль Органа 12 нулевого аяачеиия. Аналогично описанному выше, с выхода триггера 21 сигнал через элемент выдержки времени В1СЛЮЧИТ реле РТ, которое становится на самопитание и своими контактами отключает катушки ШГ и ШТ, подает сигнал на начало работы системы опроса (распределителя .18) и через блок 15 включения нагрева на включение регулятора 3 напряжения. Процесс запом гааиия начального .значения сопротивления нагреваемой обмотки окойчен. При этом в цепь управления регулятора 3 напряжения вне дано сопротивленке ШГ1, которие обуславливает угол открывачия тиристоров, пропорциональный сопротивленшо обмотки нагреваемого статора. После подачи сигнала от управляющего устройства 13 в систему опроса об окончании замера сопротивления обмотки статора и его запом1шания, система с заданным тактом поочередно произвоант опрос температурного состояния обмоток нагреваемых статоров. Производится это следукяяим образом: по сигналу от системы а/ши шются гщжсгоры регулятора напряжения и обмотч ка статора подключается к источнику постоянного напряжения. На первый и второй входы сумматора 8 с функциональных преобразователей 9 и 1О ностуттют н,апряжения, пропоциональные tnUn-BnJ соответственно, а на третий вход от запоминающего устройства И подается напряжение, пропорциональное CnRx где Нх - сопротивление обмотки статора в холодном состоянии. В результате на выходе сумматора появится напряжение, пропорциональное лога рифму приращения сопротивления обмотки статора в результате его нагрева. Это напряжение поступает на вход нуль органа 12, на второй вход которого подаетс напряжение с за датчика 16, пропорциональное логарифму приращения сопротивления, пропорционального заданной текшературе на данной позидии. Если на выходе сумматора 8 будет больше, чем на выходе за датчика 16 или равно ему, что соответ ствует достижению заданной температуры, на выходе нуль-органа появится сигнал, отличный от нуля, и через триггер 21, усилитель 22 и закрытые контакты РГ поступи на блок 15 включения нагрева, который подаст команду на отключение регулятора 3. Регулятор останется отключенным до следующего опроса. Если же на выходе сумматора 8 напряжение будет меньшим заданного, что соответствует недогреву обмотки, на выходе нуль-органа 12 сигнал примет нулевое значение, по истечении времени замера регулятор 3 напряжения включится и будет включенным до следующего опроса. jer Запоминающее устройство той позипии npt питочной установки, с которой снят npopf танный статор, системой опроса приводится в исходное состояние. Формула изобретения Автоматический регулятор нагрева, например, многопозиционных установок пая пропитки и сущки электродвигателей, содержащий регуляторы напряжения, подключенные к обмоткам электродвигателей через коллектор, и измерительный блок, связанный с за датчиком температуры, регуляторами напряжения и о|бмотками двигателей через систему опроса, отличающийс я тем, что, с целью повыщения точности регулирования и расщирения функциональных возможностей, он снабжен датчиком тока в обмотках электродвигателей, датчиком температуры окружающей среды, связанным с задатчиком температуры, сумматором с подключенными к его входам двумя логарифмическими функциональными преобразователями, образующими измерительный блок и соединенными через систему опроса с датчиками тока и обмотками электродвигателей, и устройствами запомтеания начальных сопротивлений обмоток, связанными через коммутатор и систему опроса с сумматором и регуляторами напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Болотников А. М. и др. Регулируеые источники питания для установок проитки и токовой сушки статоров, (труды НИИТэлектропром, вып. 8, 1969). 2.Патент ФРГ № 12122О4, кл. J, IT LI i:-: