Система регулирования частоты вращения группы электродвигателей постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02P5/50 H02P7/68 

Датчик гока возбуждения и преобразо ватель скорости вращения осуществляют преобразование измеряемого параметра (ток возбуждения, скорость двигателя) в сигнал, поступающий на соответствующие элементы сравнения.

Эта система регулирования обладает следующими недостатками: при регулировании скорости-в щироком диапазоне частот и при сохранении неизменной величины хока в контуре главного гока на малы скоростях увеличивается относительная доля акт1гоных. потерь в подводящих кабелях якорной цепи. Это приводит к неэкономичносгй использования системы регулирования при широком диапазоне изменепия скорости, ухудшению условия коммутации на Mafibix скорост-ггх и уменьшению ресурса двягагеля.

Целью настоящего изобретения являет ся улучшение энергетических покааагелей и надежносгк системы регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в известную систему регулированиячастоты вращения группы электродвигаг-е- лей постоянного тока введен блок оптимизации энергетических параметров, BKJUO- чающий в себя функииональный преобразо в&тепъ, функциональные преобразователи- ограничители, коммутирующий элемент, индикатор количества 1 нераторов и амплитудный селектор, Бходьг которого сое- дикены с задающими устройствами контуров регулнровакия возбуждения двигателей а выход со входом функционально1Ч преобразователя, один выход которого вклю- Ч8Н на один из входов регуляторов стабилизированного тока контура главного тока а второй на один из входов функциональных преобраэовагелей-югранкчителей, другие входы которьгх через коммутирую™ Щйй элемент включены на выход яндакатора KOfiipjecTBa генераторов, а вхо.аы последнего соединены с выключателями контура главного тока, третьи входы упо1 янутых преобразователей-ограннчитвлей соединены с соотвеа-ствующими датчиками напряжения, а выходы с устройствами сравкекия контуров регулирования возбуждения двигателей.

Введение в сисгему регулирования часгогь вращения группы злекгродвигателей блока оптимизации улучшает энергетн- ческие покаэатели и надежность указанной системы.

На чертежа представлена пранципналь ная схема сясгемьг регулирования частоты врашения группы электродвигагелей.

Представленная система регулирования состоит из контура главного тока 1, контуров 2, 3 регулирования возбуждения каждого из электродвигателей и блока оптимизации энергетических параметров 4 (обведены штриховой линией).

Контур главного тока 1 включает в себя генераторы 5, 6 соединенные через выключатели 7, 8 с выпрямителями 9, Ю, выход которых соединен с электродвигателями 11, 12. Возбуждение генераторов осуществляется при помощи систем самовозбуждения 13, 14 и регуляторовстабилизированного тока 15, 16, выходы которых соединены с выходом датчика тока 17.

Контур 2 регулирования возбуждения электродвигателя 11 состоит из включенных в прямой последовательности задающего устройства 18, устройства сравнения 19, регулятора мощности 20, устройства сравнения 21, регулятора- скорости 22, устройства сравнения 23, регулятора тока Возбуждения 24, возбудителя двигателя 25; цепи обратной связи по току возбуждения, включающей в себя датчик тока возбуждения 26, выход которого подключен ко входу устройства сравнения 23; цепи обратной свяаи по скорости, включающей в себя тахогенератор 27, преобразователь скорости 28, выход которого подключен ко входу устройства сравнения 21; датчика напряжения 29, подключенного своим входом к. зажимам главной цепи элекгродвигагеля 11, а выходом - на функциональный преобразователь-ограничигель 30 блока оптимизации энергетических параметров 4.

Контур 3 регулирования возбуждения электродвигателя 12 иденгнчен по своему назначению контуру 2 и состоит из:, включенных в прямой последсязательносги задающего устройства 31, устройства сравнения 32, регулятора мошносги 33, устройства -сравнения 34, регулятора скорости 35, устройства сравнения 36, регулятора гока воэбуждення 37, возбудителя двигателя 38; цепи обратной связи по току возбуждения, включающей в себя датчик гока возбуждения 39, выход когорого подключен ко входу устройства сравнения 36; цепи обратной связи по скорости, включающей в себя тахогенерагор 40, преобразсшатель скорости 41, выход которого подключен на вход устройства сравнения 34; датчика напряж1эния 42, подключенного своим входом к зажимам главной цепи электродвигателя 12, а выходом - на фун циональный преобразовагель-юграничитель 43 блока оптимизации энергет1Г1еских параметров 4. В блок оптимизации энергетических па раметров 4 входит ам1глитудный селектор 44, на вход которого включены выходы задающих устройств 18 и 31 соответственно контуров 2 и 3 регулирования возбуждений электродвигателей, а выход соединен со влодом функционального пре образователя 45. Выход функционального преобразователя 45 подключен к о.аному из входов функциональных преобразователей-ограничителей 30 и 43, на другие входы которых включен, коммутирующий элемент 46, на вход которого подключен индикатор количесг ва генераторов 47. Схема выполнена по принципу нелзменного тока. Это означает поддержание в контуре главного тока 1 неизменной вел чины тока. Для этого возбуждение раторов 5 и 6 осуществляется через системы самсеозбуждения 13 и 14 от регуляторов стабилизированного тока 15 и 16, сигнал на вход которых поступает с датчика тока 17. В функции регуляторов стабилизированного тока 15 и 16 входаг изменение возбуждения генераторов 5 и 6 таким образом, чтобы независимо от нагрузки включенных в контур 1 электро двигателей 11 и 12 величина тока в контуре 1 сохранялась неизменной. При этом регулирование скорости электродвигателей 11 и 12 осуществляется изменением то ка возбуждения. Система регулирования частоты вращения построена таким образом, что управление каждым электродвигателем осуществляется независимо от своего задающего устройства. Так прп регулировании частоты вращения электродвигателя 11 сигнал с задающего устройства 18 поступает на вход устройства сравнения 19, на второй вход которого поступает сигнал с функционального преобразователя-ограничителя ЗО, представляющего собой устройство отсечки, сигнал на выходе которого появ ляется только при превыщенйи напряж.ени- ем на электродвигателе заданного знач&ния. Заданное значенке напряжения формируется по сигналу коммутирующего элемента 46 в зависимости от количества генераторов в контуре. Регулятор мощ ности 20 является пропорциональным звеном и при неизменном токе в якорной цепи, ограничивая напряжение на якоре элек тродвигателя 11, обеспечивает ограи11че нив МОЩНОСТИ, то есть задание такого значения скорости, которое бы обеспечивало допустимую мощность ка валу электродви-; гателя. В устройстве сравнения 21 сигнал сравнивается по задаваемой скорости врашения к действительной скорости, получаемой с тахргекератора 27 через преобразователь скорости 28. Необходимость в преобразователе скорости 28 определяется тем, что в качестве тахогенератора чаше всего используется генератор переменного тока, но при этом система регулирований работает по сигналам ного тока. В сравв; тающе.$ устройстве 23 сравниваются заданное и действигелькое значения тока возбуждения с датчика гока возбуждения 26. Выходной сигнал регулято ра тока возбуждения 24 поступает на вход преобразователя электродвигателя 25 и изменяет величшсу тока возбуждения электродвигателя 11. В рассматриваемой системе регулирсдаанйя используется прин цнп подчиненного регулирования. Точно Tastace работает н сисгема регулирования электродвигателя 12, Для ряда элекгрсяхркводов постоянного тока характерен широкий диапазон изменения нагрузки на валу электродвигателя. В случае применения систем неизменного тока во всем диапазоне изменения нагру- зек, при нагрузках вследствие увеличения доли потерь в общем энергетическом балансе ухудшаются энергетические показатели электропривода. Исходя из этого, для улучшения энергетического баланса производится изменение величины уставки тока в главном контуре 1 в зависимости от требуемой скорости вращения. Снижение величины стабилизированного тока в якорной цепи электродвигателя должно осуществляться в зависимости or требуемой скорости вращения (а значит и мощности на валу) наиболее загруженного электродвигателя. Поэтому сигнал на снижение устааки по хоку формируется функциональным преобразсшателем 45, подключенным к выходу амплитудного сеектора 44, входы которого подключены задающим устройствам (18 и 31) всех электродвигателей контура. На выход амплитудного селектора 44 проходит максимальный сигнал задания. Функциональный реобразователь 45 формирует сигнал ка изменение уставки регулятора стабилизирбваннрго тока, поэтому один из его выходов соединяется с регулирующими входами регуллгоров стабилизированного тока 15 и 16. Функциональный преобразсеатель 45 в зависимости от вида нагрузочной характеристики электродвигателя может формировать любой закон изменения выходногх сигнала на изменение уставки. Для обеспечения ограничения по мощ ности во всех режимах выход функциональнрго преобразсвателя 45 подключается к входам функциональных преобразователейограничителей 30 и 43 и осуществляет соответствующее устанавливаемой величине тока в контуре ограничение напряжения. Технико-экономическая эффективность от изобретения складьгоается из; улучщения -энергетических показателей системы при работе электродвигателей на пониженных оборотах за счет уменьшения потерь в сопротивлениях подводящих кабелей и якорной цепи двигателя; увеличения долговечности электродвигателя за счет улучшения условий коммутации на пониженных оборотах, вследствие снижения тока в якорной цепи и соответствующего увел{гче НИН потока возбуждения. Пре{1мущества изобретения наиболее полно раскрываются на многовальном судне с энергетической устансжкой стабили- зированного тока, когда в контуре постоянного тока включаются однотипные по назначению электродвигатели. Такие схемы целесообразно использо вать на судах для обеспечения хода судна при любом количестве генераторов в контуре. Ф О р мула изобретения Система регулирования частоты вращения группы электродвигателей постоянног тока, главные цепи которых соединены по схеме неизменного тока, содержащая контур главного тока, состоящий из генрраторов переменногчэ тока с системами возбуждения, регуляторов стабилизированного тока, вьшрямителейг двигателей, к контуры регулирования возбуждения электродаигателей, в состав каждого из которых входят регуляторы тока возбуждения, скорости, мощности, устройства сравнения, задающее устройство, датчики, отличающаяся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей и надежности, в нее вреден €лок оптимизации энергетических параметров, включающий в себя функциональный преобразователь, функциональные преобразователи-ограничители, коммутирующий элемент, индикатор количества генераторов и амплитудный селектор, входы которого соединены с задающими устройствами контуров регулирования возбуждения двигателей, а выход со входом функциональйого преобразователя, один выход которого включен на один из входов регуляторов стабилизированного тоц контура главного тока, а второй - на одни из входов функциональных преобразователей-ограничителей, другие входы функциональных преобразователей-ограничителей через коммутирующий элемент включены на выход индикатора количества генератора, а нходы последнего соединены с выключателями контура главного тока| третьи входы упомянутых преобразсдаателей-ограничителей соединены с соответствующими датчиками напряжения, а выходы-с устройствами сравнения контуров регулирования возбуждения двигателей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Хайкин А. Б. Современные и перспективные электроходы и суда. Л., Судостроение, 197.1, с. .102-13О. 2.Журнал Ноп50 - Gchiffahri Sc/i /fbon-Haf€n,N9 22, 1966, с. 1907. 3.Журнал 5chiff 8 На ben, Heft, fe 3, 1975i с. 2O3-2O4.