Эксцентриковый электропривод Советский патент 1980 года по МПК H02P5/06 

Это приводит к снижению производительности механизмов, работаюпдих в напряженном повторно-кратковременном режиме (например, манипуляторов, промышленных роботов, вспомогательных прокатных механизмов), понижению точности автоматической остановки в заданных положениях, а в ряде случаев - к снижению качества изделий (например, литых слябов).

Цель изобретения - повышение производительности механизма и точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в эксцентриковый электропривод, содержаш,ий вентильный преобразователь, к которому подключен электродвигатель постоянного тока, вал которого посредством механической передачи с эксцентриком соединен с механизмом, систему управления, состояшую из регуляторов частоты врашеНИН и тока якоря, подключенные ко входам соответствуюших регуляторов, задатчик и датчик частоты враш,ения и датчик тока якоря, соединенный со входом регулятора тока якоря, преобразователь угла поворота эксцентрика в гармонический сигнал, введены компаратор и цепь из последовательно соединенных блока возведения в квадрат и коммутируюшего элемента, включенную между выходом преобразователя угла поворота эксцентрика в гармонический си1нал и входом регулятора тока, при этом входы компаратора соединены с задатчиком и датчиком частоты враш,ения, а выход- с унравляюш,им входом коммутирующего элемента.

На чертеже изображена принципиальная схема эксцентрикового электропривода.

Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к тиристорному преобразователю 2.

С валом электродвигателя 1 связан неносредственно или через редуктор эксцентрик 3 кинематнческой передачи к рабочему механизму 4 (нанример, к кристаллизатору машины ненрерывного литья стальных заготовок).

С валом эксцентрика 3 соединен сельси н-датчнк 5, трехфазная обмотка которого подключена к аналогичной обмотке сельсина-приемника 6. На валу сельсинаприемника 6 установлена рукоятка 7. Однофазная обмотка сельсина 6 подключена ко входу фазочувствительного усилителя 8 (демодулятора). Элементы схемы 5-8 образуют преобразователь угла поворота эксцентрика 3 в гармонический сигнал, частота которого равна частоте вращения эксцентрика.

Тиристорный преобразователь 2 имеет систему подчиненного регулирования с регулятором 9 частоты вращения и регулятором 10 тока. Ко входу регулятора 9 подключен задатчик 11 частоты вращения и выход датчика 12 частоты вращения, связанного с измерителем 13 частоты вращения (например, тахогенератором). В цепи обратной связи регулятора частоты вращения включен узел ограничения 14.

Регулятор 10 имеет четыре входа, к которым подключены выходные цепи регулятора 9, фазочувствительного усилителя 8, цепь из последовательно включенных коммутирующего элемента 15 и блока 16 возведения в квадрат, подключенного к фазочувствительному усилителю 8, и выход датчика 17 тока, соединенного с измерителем 18 тока якоря.

Непь управления коммутирующего элемента 15 (например, полевого транзистора или герконового реле) соединена с выходом компаратора 19, входы которого связаны с задатчиком 11 и датчиком 12.

Электропривод работает следующим образом.

Носле перевода рукоятки задатчика 11 из нулевого положения подается напряжение на вход регулятора 8 и первый вход компаратора 19. До появления равного напряжения на втором входе компаратора 19 на его выходе сигнал отсутствует, и коммутирующий элемент 15 подключается к входу регулятора 10 и к выходу блока 16. Носле подачи напряжения Ua.c появляется напряжение t/л. т на входе регулятора 10, и его выходное напряжение воздействует на систему фазового управления тиристорного преобразователя 2, питающего электродвигатель 1. Начинает вращаться вал эксцентрика 3, приводящего в возвратно-поступательное движение рабочий механизм 4. Нри вращении сельсина-датчика 5 на однофазной обмотке сельсина-приемника 6 появляется напряжение

6сп f/m sin ш( cos Ш, где Um-амплитуда напряжения; ш : 2т:/;

f - частота питающей сети. На выходе демодулятора 8 возникает напряжение

дм дм.т sin Qi

(необходимая фаза устанавливается поворотом рукоятки 7).

Но первому, второму и третьему входам регулятора тока 10, имеющим независимо регулируемые коэффициенты усиления (т. е. разные резисторы во входных цепях), подаются сигналы, пропорциональные соответственно:

по 1-му входу: Мп +/„е,

по 2-му входу: MB sin Q,

по 3-му входу: „еА 81пШ (выходной сигнал демодулятора 8 UKj,i.msmQt возводится в квадрат блоком 16).

Сигнал по 1-му входу создает постоянную составляющую момента электродвигателя 1, которая преодолевает постоянную

составляющую статического момента Мп и, кроме того, создает ускорение е постоянной части момента инерции /п.

Сигнал по 2-му входу формирует, как и в прототипе, гармоническую составляющую момента электродвигателя 1, компенсирующую гармоническую составляющую момента нагрузки на валу.

Сигнал по 3-му входу формирует в кривой момента электродвигателя 1 переменную составляющую, создающую заданное постоянное ускорение s переменной части маховых масс.

Узел ограничения 14 ограничивает при пуске задающее напряжение f/.э. т на уровне, соответствующем заданной величине е.

Обратные связи по частоте вращения и току якоря подаются на входы регуляторов 9 и 10 соответственно от тахогенератора 13 (через датчик частоты вращения 12) и измерителя тока 18 (через датчик тока 17).

В конце пуска, когда напряжение на втором входе компаратора 19 сравняется с задающим напряжением f/з. с на его нервом входе, появляется выходной сигнал, отключающий коммутирующий элемент 15. Одновременно становятся равными напряжения /7з. с и L/0. с на входах регулятора частоты вращения 9, в результате чего он выходит из режима ограничения и его выходное напряжение уменьщается до величины, соответствующей Мп(8 0).

На второй вход регулятора тока 10 попрежнему подается сигнал, пропорциональный Мв&шШ для компенсации пульсаций статического момента и, соответственно, стабилизации частоты вращения двигателя.

В установивщемся режиме динамический момент равен нулю (момент двигателя равен моменту нагрузки на его валу), поэтому - dw/cK - О при любом /S.

Аналогично работают элементы схемы и при торможении, обеспечивая замедление двигателя с заданной постоянной производной частоты вращения по времени

rfo)

dt

Система регулирования может быть выполнена с параллельной коррекцией: преобразователь угла поворота эксцентрика в синусоидальный сигнал может быть выполнен на аппаратах другого типа (например, вращающихся трансформаторах и т. п.).

Преимущества данного электропривода заключаются в повыщении пронзводительности механизмов за счет форсированного пуска и замедления, увеличения точности их позиционирования благодаря монотонному характеру процесса замедления, удлинении срока механизмов ввиду устранения ударов в люфтах, и в ряде случаев в повыщении качества изделий (например, слитков на мащинах непрерывного литья с эксцентриковым приводом кристаллизатора благодаря созданию неизменных динамических усилий, передаваемых на «корку -оболочку кристаллизующегося слитка).

Формула изобретения

Эксцентриковый электропривод, содержащий вентильный преобразователь, к которому подключен электродвигатель постоянного тока, вал которого посредством механической передачи с эксцентриком соедипен с механизмом, систему управления, состоящую из регуляторов частоты вращения и тока якоря, подключенные ко входам соответствующих регуляторов задатчик и датчик частоты вращения и датчик

тока якоря, соединенный со входом регулятора тОка якоря, преобразователь угла поворота эксцентрика в гармонический сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности механизма

и точности регулирования, в него введены компаратор и цепь из последовательно соединенных блока возведения в квадрат и коммутирующего элемента, включенная между выходом преобразователя угла поворота эксцентрика в гармонический сигнал и входом регулятора тока, при этом входы компаратора соединены с задатчиком и датчиком частоты вращения, а выход - с управляющим входом коммутирующего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Afb 355842, кл. В 22D 11/12, 1968.

2. Патент США 3671828, кл .318-164/ /Н02Р 5/06/, 1970 (прототип).

//

Г .,..

5 7

/,

19