Электропривод постоянного тока Советский патент 1978 года по МПК H02P5/06 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области автоматического регулирования и предназначено для использования в электроприводах механизмов при работе с резкопеременной нагрузкой.

Известен замкнутый по скорости электропривод постоянного тока с инерционным переключателем, содержащий последовательно соединенные источник задающего напряжения, элемент сравнения, регулятор скорости, блок импульсно-фазового управления, тиристор ный преобразователь цепи якоря исполнительного двигателя и звено обратной связи по скорости, а также звено с зоной нечувствительности и управляющее звено, подключенные через инерционный переключатель направления момента к электродвигателю 1.

Недостатком известного электропривода является ограниченный диапазон регулирования частоты вращения якоря двигателя при работе с резкопеременной нагрузкой.

Цель изобретения - расщирение диапазона регулирования частоты вращения электродвигателя при работе с резкопеременной нагрузкой.

Это достигается подключением- к регулятору скорости устройства блокировки, вход которого соединен с управляющим устройством, и подключением к выходу источника, задающего напряжения дополнительного элемента сравнения, причем второй вход элемента сравнения через элемент с зоной нечувствительности соединен с выходом звена обратной связи, а выход- со входом управляющего устройства.

Структурная схема предложенного электропривода приведена на чертеже.

Источник 1 задающего налряжения и звено 2 обратной связи подключены кО входам элемента сравнения 3. К выходу элемента сравнения 3 подключен регулятор скорости 4, состоящий из собственно регулятора 5 и инвертирующего усилителя 6. Звено 7 представляет собой элемент ИЛИ, входные цепи которого подключены к выходу регулятора 5 и к выходу инвертирующего усилителя 6. Выход звена 7 подсоединен к входным цепям бл.ока 8 импульснофазового управления тиристорного преобразователя 9 цепи якоря двигателя 10 постоянного тока. Обмотка возбуждения двигателя 10 подключена к инерционному переключателю 11 направления момента.

0

К источнику 1 задающего напряжения подключена входная цепь дополнительного элемента сравнения 12, второй вход которого через звено 13 с зоной нечувствительности соединен с выходом звена 2 обратной связи по скорости.

Выход дополнительного элемента сравнения 12 включен на один из входов управляющего устройства 14. Второй вход управляющего устройства 14 подключен к выходу регулятора 5. Выход управляющего устройства 14 подключен к входным цепям переключателя 11 направления момента и звену 7. С переключателем 11 направления момента соединен также один извходов управляющего устройства 14, а одна из выходных его цепей через устройство блокировки 15 подключена к регулятору 5. Электропривод работает следующим образом. Задающее напряжение подается одновременно на вход элемента сравнения 3, на второй вход которого поступает напряжение Uy звена 2 обратной связи по скорости, и на вход дополнительного элемента сравнения 12, на второй вход которого поступает напряжение звена обратной связи по скорости через звене 13 с зоной нечувствительности. Зона нечувствительности в 13 устанавливается такой величи1 ы, при которой при перерегулировании в пусковых режимах и в результате сброса нагрузки знак напряжения рассогласования на выходе элемента 12 не менялся бы. От регулятора скорости 4 на два входа элемента ИЛИ (звено 7) одновременно подаются два напряжения разной полярности, но одинаковые по величине. С выхода звена 7 на вход блока 8 импульсно-фазового управления поступает напряжение только- одного знака. Фаза импульсов на выходе блока 8 определяет угол открытия тиристоров преобразователя 9. Пусть, например, в установивщемся режиме работы электропривода при заданном направлении вращения двигателя 10 напряжение на выходе регулятора 5 . имеет положительную полярность, а знак напряжения Uj,f отрицательный. В этом режиме напряжение, поступающее на вход элемента сравнения 12 от звена 2 обратной связи по скорости через звено 13, значительно меньще задающего напряжения. При этом напряжение на выходе элемента 12 отрицательно, и состояние управляющего устройства 14 определяется знаком задающего напряжения. На вход звена 7 поступает отрицательное напряжение с выхода инвертирующего усилителя 6 и положительное напряжение с выхода регулятора 5. На вход блока 8 поступает только отрицательное напряжение. Одновременно напряжение Jy подается на одиниз входов управляющего устройства 14. Сигналы от устройства блокировки 15 на выход регулятора 5 и от управляющего устройства 14 на выход звена 7 в установивщемся режиме работы не поступают. От управляющего устройства 14 в этом режи.ме на .вход инерционного переключателя 11 подается сигнал управления, включающий переключатель 11 в положение, соответствующее заданному направлению врап.1.ения двигателя 10. От инерционного переключателя 11 подается такж4- блокирующий сигнал на один из входов упраг- 1яющего устройства 14. При подтормаживогни электропривода тормозной режим HacT}ii;ieT в том случае, если задающее напряжени1 уменьщается относительно напряжения звена обратной связи по с-орости на величину, превышающую значение. соответствующее зоне нечувствительности в звене 13. В этом случае меняется знак напряже- ния на выходе элемента 12, и от управляющего устройства 14 подается сигнал на отключение переключателя 11. Одновременно переключается устройство блокировки 15, которое шунтирует выходную цепь регулятора 5 при положительной полярности напряжения Uy. При подтормаживании происхрдит изменение полярности напряжения U на входе регулятора 5, и напряжение Uj, становится отрицательным. При этом напряжение положительной полярности от инвертирующего усилителя 6 через звено 7 не проходит. Отрицательное напряжение с выхода регулятора 5, поступающее на вход звена 7, блокируется на входе этого звена сигналом от управляющего устройства 14. После отключения переключателя 11 перестает поступать сигнал от этого переключателя на управляющее устройство 14. От управляющего устройства 14 сигнал на включение переключателя 11 в положение, соответствующее тормозному режиму. При этом перестает поступать блокирующий сигнал от управляющего устройства 14 на звено 7, и отрицательное напряжение от регулятора 5 поступает на вход блока 8. После снижения скорости в процессе торможения до уровня, при котором разность между задающим сигналом и напряжением звена обратной связи по скорости станет меньще величины, определяемой зоной нечувствительности в звене 13, напряжение на выходе элемента 12 вновь станет отрицательным. При этом по сигналу от управляющего устройства 14 переключается устройство блокировки 15, которое защунтирует выходную цепь регулятора 5, так как напряжение на выходе этого регулятора отрицательно. В результате перестает поступать напряжение от регулятора 5 на вход управляющего устройства 14, которое отключает инерционный переключатель 11. Затем от управляющего устройства 14 подается сигнал на его включение в положение, соответствующее двигательному режиму работы электропривода при заданном направлении вращения. При этом от момента изменения знака рассогласования на выходе элемента 12 до момента, когда скорость станет равной заданному значению, торможение электропривода осуществляется под действием момента нагрузки. Рассмотренный режим имеет место при относительно небольщих нагрузках на валу двигателя. При значительных нагрузках подтормаживание осуществляется за счет нагрузки до переключения переключателя направления момента в положение, соответствующее тормозному режиму работы электропривода. При равенстве скорости электропривода заданному значению напряжение на входе регулятора 5 становится отрицательным, напряжение на выходе регулятора 5 становится положительным. Устройство блокировки 15 в этом режиме при положительном напряжении на выходе регулятора 5 не щунтирует выходную цепь этого регулятора. Одновременно напряжение с выхода регулятора 5 поступает на вход управляющего устройства 14. Привод начинает работать в установившемся режиме с новым значением скорости. Если в процессе торможения электропривода под действием момента нагрузки скорость привода станет равной заданному значению до переключения инерционного переключателя 11 в положение, соответствующее двигательному режиму работы, то на вход звена 7 будет поступать блокирующий сигнал от управляющего устройства 14, и напряжение от регулятора скорости 4 на вход блока импульсно-фазового управления до момента переключения переключателя 11 не проходит. При отключении задающего сигнала и торможении электропривода до скорости, соответствующей величине зоны нечувствительности в звене 13, сигнал на выходе дополнительного элемента сравнения становится равным нулю. При этом блокировку выходной цепи регулятора 5 блокирующим устройством 15 не происходит, и управляющее устройство 14 не меняет своего состояния, так как на его вход продолжает поступать напряжение U. от регулятора 5, Вследствие этого тормозной режим работы электропривода продолжается до его остановки. После остановки электропривода напряжение Uy становится равным нулю, перестает поступать напряжение на вход блока 8, закрывается тиристорный преобразователь 9, и отключается переключатель. При изменении направления вращения электропривода знаки задающего напряжения , напряжения обратной связи Uoc , напряжения UBX , напряжения U на выходе регулятора 5 и напряжения на выходе элемента 12 в соответствующих режимах меняются на противоположные. В установивщемся режиме работы электропривода устройство блокировки 15 подготовлено к щунтированию выходной цепи регулятора 5 при положительном напряжении на его выходе, а напряжение от регулятора скорости 4 поступает на вход звена 7 непосредственно от регулятора 5. Во всех режимах работа электропривода аналогична описанной выще. При работе электропривода в режиме, резкопеременной нагрузки вследствие сброса нагрузки наблюдается перерегулирование скорости. При этом меняется знак напряжения на входе регулятора 5, но знак напряжения на выходе элемента 12 не меняется. В результате при изменении полярности напряжения на выходе регулятора 5 его цепь щунтируется устройством блокировки 15, и выходное напряжение регулятора 5 ограничивается на нулевом значении. В результате этого уменьшается динамическое отклонения по скорости, связанное с набросом нагрузки, если этот наброс произошел до того, как:скорость электропривода стала равной заданному значению, т. е. до восстановления полярности напряжения на выходе регулятора скорости. Это позволяет расщирить диапазон регулирования скорости при работе электропривода с резкопеременной нагрузкой. Формула изобретения Электропривод постоянного тока, содержащий источник задающего напряжения и датчик скорости, соединенные через элемент сравнения с регулятором скорости, блок импульсно-фазового управления, тиристорный преобразователь цепи якоря электродвигателя, инерционный переключатель направления момента, звено с зоной нечувствительности и управляющее устройство, подключенное через инерционный переключатель к электродвигателю, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона регулирования частоты вращения электродвигателя при работе с резкопеременной нагрузкой, электропривод снабжен дополнительным элементом сравнения и устройством блокировки, вход которого соединен с управляющим устройством, а выход - с регулятором скорости, при этом один вход дополнительного элемента сравнения соединен с выходом источника задающего напряжения, второй через звено с зоной нечувствительности - с выходом звена обратной связи по скорости, а выход дополнительного элемента сравнения соединен со входом управляющего устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Алексеева Н. А., Андреев Г. И., Морговский Ю. Я. Тиристорные регулируемые электроприводы постоянного тока. М., «Энергия, 1970, с. 74-79.

, 592001