Электропривод переменного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P7/42 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕ.МЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области электропривода и может быть использовано в электроприводах различных производственных механизмов, работающих со значительными нагрузками в повторно-кратковременном режиме работы и имеющих обратные связи по величинам, зависящим от магнитного потока, т. е. току двигателя, противоэдс. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, последовательно соединенные сумматор, блок управления преобразователем и преобразователь частоты, подключенные к обмоткам электродвигателя, охваченные обратной связью, включающей датчик тока и последовательно соединенные масштабирующий преобразователь и инвертор, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения 1. Однако это устройство имеет невысокую точность регулирования, которая вызвана невозможностью учета температурной погрешности, появляющейся из-за зависимости магнитных свойств материала магнитопровода от температуры. В результате этого появляются температурные вариации магнитной проницаемости, нотокосцепления, и следовательно, тока главной цепи двигателя и тока возбуждения. Эти вариации проявляются особенно ярко при повторно кратковременном режиме работы, когда времена пуска и паузы соизмеримы с постоянной времени нагрева двигателя. Уменьщение магнитной проницаемости проводит к изменению коэффициента пропорциональности между нагрузкой на валу и током двигателя на несколько процентов по сравнению с .холодным двигателем, что неблагоприятно сказывается на показателях качества системы управления. Указанные зависимости наиболее ярко проявляются в электроприводах, имеющих отсечку по току (экскаваторные характеристики). В этом случае фактически наблюдается наличие двух характеристик для холодного двигателя и для горячего. Кроме того возможно наличие большого числа переходных характеристик, С1:раведливых для прогретого до некоторого промежуточного значения температуры двигателя. Таким образом, сигнал с выхода датчика тока является пропорциональным току, температуре и времени. Одновременный учет этих возмущающих факторов возможен при использовании известных устройств, в частности функциональных нреобразователей. Однако в этом случае наблюдается значительное усложнение структуры системы (например в прототипе). Между тем, в ряде приводов, например в приводах экскаваторов, главным условием обеспечения производительности мащин является максимальная простота и надежность системь управления. Использование элементов системы УБСР с большим числом переходных контактов и потенциальных связей, с многократным преобразованием управляющих сигналов, оказывается неоправданным, если возможны реализация структуры на основе использования менее сложных, более грубых средств управления, например магнитных усилителей на промыщленной частоте, а также пассивных нелинейных элементов с особыми свойствами.

Цель изобретения - повышение точности регулирования за счет учета температурной погрешности.

Поставленная цель достигается те.м, что в электропривод дополнительно введен термомагнитный корректирующий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к датчику тока, а вторичная обмотка подключена к масштабирующему преобразователю.

На фиг. 1 показана функциональная схема привода; на фиг. 2 схематично показан электротермический термомагнитный корректирующий трансформатор.

Система управления электроприводо.м включает в себя силовую часть - электродвигатель 1 переменного тока, приводящий в движение рабочий механизм 2. Двигатель питается от управляемого преобразователя частоты 3, к которому подключен блок управления 4. На вход блока управления подаются сигналы обратных связей по скорости, углу поворота, току, напряжению и т. д. Часто используются только обратные связи по скорости и току. Сигнал обратной связи по току поступает с выхода цунтового датчика тока 5.. Последовательно датчику включено электротермическое термомагнитное корректирующее устройство (трансформатор) е. Он выполнен в виде индукционного нагревателя первичной катушки надетого на сердечник, моделирующий магнитную цепь двигателя.

Магнитопровод термомагнитного корректирующего трансформатора выполнен из материала магнитной цепи двигателя, а постоянные времени нагрева термомагнитного корректирующего трансформатора и двигателя совпадают.

На сердечнике трансформатора располагается выходная (вторичная) катушка. Выход с аналогового корректирующего трансформатора присоединен к входу масштабирующего преобразователя 7, а затем - к инвертору 8. Выход инвертора 8 подключен к сумматору 9, где сигнал сравнивается с заданным, а затем подается на вход блока управления 4. Электротермический термомагнитный аналоговый корректирующий трансформатор включает в себя индукционные нагреватели (катушки) 10, расположенные на уменьшенном аналоге магнитной цепи двигателя 11, на котором также расположена выходная катушка 12. Выводы этой

катущки присоединены к выходным зажимам 13 корректирующего устройства, а выводы нагревателей - к входным зажимам 14.

Электропривод работает следующим образом.

Двигатель 1, питающийся от управляе.мого преобразователя 3 и блока управления 4, вращает нагрузку 2. Скорость вращения измеряется тахогенератором, сигнал с которого сравнивается с заданным, а сигD нал рассогласования подается на блок 4. Электропривод имеет также обратную связь по току. Коэффициент передачи сигнала обратной связи при этом пропорционален магнитному потоку, и, следовательно, магнитной проницаемости .материала магнитопровода.

Пусть привод имеет обратную связь по току, заводящуюся с датчика тока 5. Далее сигнал попадает на вход аналогового термомагнитиого устройства 6, а точнее на вывои ды 14 индукционных нагревателей 10. Поскольку магнитные и тепловые параметры (магнитная проницаемость, конфигурация, постоянная времени) магнитной цепи двигаткля и сердечника I1 совпадает, в начальные моменты времени разогрева машины происходит следующее.

С выхода датчика тока 5 сигнал попадает на вход корректирующего трансформатора 6, масштабируется преобразователем 7, инвертируется инвертором Вис противоположным по отно1иенкю к сигналу с датчиком 5 знаком подается на вход сумматора 9. Сигнал paccor.aco;ia;iHH 1;0дается на вход б.пока 4. По прошествии времени порядка нескольких постоя1:ных времени нагрева привода, Магнитопровод двигателя нагревается,

что вызывает, вследствие функциональной зависимости ги.агнитной прокицаемости от температуры, уменьи1епие магнитного потока, а, следовательно, и тока дви -ателя. В результате этого сигнала с выхода даГЧиg ка 5 при той же скорости вращения будет иметь иное, меньшее значение. Цепочка из блоков 6-8 служит для учета этого изменения. Так, сигнал на выходе аналогового термомагнитного устройства 6 также уменьшается вследствие изменения магнитной проS ницаемости магнитопровода И при подогреве индукционными нагревателями 10, с которыми выходная катушка 12 находится в магнитной связи. Далее сигнал масштабируется преобразователем 7 и поступает на инвертор 8. Поскольку основной сигнал уменьшился, сигнал с инвертора 8 становится менее отрицательным, вследствие чего уменьшение сигнала с датчика 5 компенсируется уменьшением доли отрицательного сигнала с инвертора 8. При полном прогреве двигателя и аналогового корректирующего устройства между током двигателя и сигналом с выхода сумматора 9 устанавливается новое, постоянное соотношение, иное, чем при холодном двигателе. При охлаждении двигателя в результате останова или из-за сброса нагрузки в системе снова устанавливается первоначальное соотношение между током и нагрузкой. При нагреве двигателя процесс повторяется. Если материал двигателя характеризуется такой зависимостью магнитной проницаемости от температуры, что на некоторых участках наблюдается увеличение проницаемости в зависимости от температуры, то все вышеописанные процессы протекают в обратном порядке, т. е. при полном прогреве наблюдается уменьшение тока по сравнению с холодным двигателем и соответственно сигнал с датчика тока и масштабного преобразователя увеличивается, и происходит компенсация этого увеличения. Применение предлагаемого изобретения позволяет компенсировать одни из самых распространенных и трудновыявляемых возмушений - температурные погрешности магнитной цепи. Это достигается сравнительно простым, удобным способом - применением уменьшенного аналога магнитной цепи. Размеры его таковы, что корректирующее термомагнитное устройство размешается на стандартной ячейке. Предлагаемое устройство учитывает и компенсирует температурные вариации коэффициента пропорциональности между током и нагрузкой. Формула изобретения Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, последовательно соединенные сумматор, блок управления преобразователем и преобразователь частоты, подключенные к обмоткам электродвигателя, охваченные обратной связью, включающей датчик тока и последовательно соединенные масштабирующий преобразователь и инвертор, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, электропривод дополнительно снабжен термомагнитным корректирующим трансформатором, первичная обмотка которого подключена к датчику тока, а вторичная - к масштабирующему преобразователю. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. .Авторское свидетельство СССР ,N° 546080, кл. Н 02 Р 7/42, 1975.

.15

Фиг.2.