Устройство для двухзонного регулирования скорости Советский патент 1980 года по МПК H02P5/26 

1

Изобретение относится к области управления электродвигателями, в частности к устройствам для регулирования числа оборотов электродвигателей, используемых в системах управляемый преобразователь- двигатель, имеюш их различный статический момент на валу, в которых регулируется напряжение на якоре и ток возбуждения двигателя.

По основному авт. свид. № 568131 известно устройство для двухзопного регулирования скорости, содержащее задающее устройство, регулятор напряжения с ограничителем выходного сигнала в цепи его обратной связи и регулятор тока, соединенные последовательно между собой и вентильным преобразователем, а также регулятор возбуждения и датчики напряжения тока якоря и тока возбуждения, блок нелинейности; причем ограничитель соединен через сумматор и блок нелинейности с датчиком напряжения и через тот же сумматор и блок нелинейности с датчиком тока возбуждения. Датчик тока якоря через дополнительно введенный нелинейный блок соединен с входом регулятора тока возбуждения, а параллельно входу регулятора тока возбуждения включен ограничитель, к входу которого подключен датчик напряжения 1.

Это устройство применимо для управления скоростью механизмов с малым статическим моментом и большим моментом инерции, например механизмов поворота

5 экскаватора - драглайна, но оно не обеспечивает надежное регулирование скорости электроприводов механизмов с постоянной мощностью, а также механизмов с длительными перегрузками статическим

10 моментом и низкой скоростью вращения. Целью изобретения является повышение надежности при работе электродвигателя в режиме длительной перегрузки статическим моментом.

15 Цель достигается тем, что в устройство введены датчик величины изменения сопротивления обмоток якорной цепи, диод, потенциометр и стабилитрон, при этом датчик величины изменения сопротивления

20 через диод соединен с выводами потенциометра, состоящего из последовательно соединенных терморезистора, установленного в потоке охлаждающего воздуха на входе в электродвигатель, и резистора, один из

25 выводов потенциометра подключен к входу блока нелинейности, а средняя точка потенциометра через стабилитрон соединена с дополнительным входом сумматора. Причем датчик величины изменения сопротив30 ления якорной цепи содержит включенные 3 в цепь якорной обмотки трансформатор постояпного тока и диодный мост, выход каждого из которых шунтирован нараллельпо включенными резисторами и конденсатором.5 Введение в цень якорной обмотки, последовательно с ней соединенного датчика величины изменения сопротивления обмоток якорной цепи и расположение терморезистора в потоке охлаждающего воздуха на10 входе в электродвигатель позволяют контролировать ухудшение условий охлаждения и перегрев обмоток якорной цепи и в функции этих параметров регулировать напряжение на якоре, а следовательно,15 уменьшить ток якоря при превышении температурой обмоток допустимого зпачения. На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, блок-схема; на фиг. 2 - датчик20 величины изменения сопротивления обмоток якорной цепи. Устройство для двухзонного регулирования скорости содержит блок 1 задания и соединенные с ним и между собой последо-25 вательно регуляторы напряжения 2 и тока 3 якоря, вентильный преобразователь 4, к выходам которого подключены вход датчика 5 тока и один из входов датчика 6 величины изменения сопротивления обмо-30 ток якоря, включенного в якорную цепь. Выходы датчика 6 соединены с выводами потенциометра 7, один через диод 8 со стороны постоянного резистора 9, другой - со стороны терморезистора 10. К одному из35 входов ц выходу регулятора 2 напряжения подключены вход переменного тока диодного моста 11, а к выходу постоянного тока упомянутого моста 11 подключены резистор 12 и выход сумматора 13. Первый вход40 последнего соединен с выходом блока 14 нелинейности, второй через стабилитрон 15 - со средней точкой потепциометра 7, третий - с выходом блока 16 нелинейности, четвертый - с выходом блока 14 не-45 линейности, зажимом потенциометра 7 со стороны терморезистора 10 и выходом блока 16 нелинейности. Параллельно рабочим щеткам электродвигателя 17 подключены входы датчика50 18напряжения, выход которого вместе с входом блока 14 нелинейности подключен к входу регулятора 2 напряжения. Датчик 19тока возбуждения своими входами включен последовательно к обмотке 20 воз-55 буждения, а выходами - с входом вентильного преобразователя 21. Датчик 6 величины изменения сопротивления обмоток якорной цепи (фиг. 2) содержит трансформатор 22 постоянного тока, включенный сво-60 ими входами последовательно с обмотками добавочных полюсов 23 и. компенсационной 24, диодный мост 25, входы переменного тока которого включены параллельно упомянутым обмоткам 23 и 24. Положи-65 4 тельные зажимы выходов постоянного тока трансформатора 22 и диодного моста 25 соединены между собой и одним зажимом конденсаторов 26, 27 и резисторов 28, 29. Отрицательные зажимы выходов трансформатора 22 и диодного моста 25, соединенные соответственно с резистором 29, конденсатором 27 и с резистором 28, конденсатором 26, являются выходом датчнка 6. Устройство для двухзонного регулирования скорости работает следующим образом. В начале .работы после длительной стоянки агрегата модуль падения напряжения на обмотках якорной цепи 23 и 24 равен модулю напряжения на выходе трансформатора 22 постоянного тока. Поэтому постоянная составляющая тока выхода диодного моста 25 замыкается через резистор 28, а переменная составляющая - через конденсатор 26. Ток выхода трансформатора 22 замыкается через резистор 29 и отфильтровывается при помощи конденсатора 27. Вследствие равенства сигналов на выходе трансформатора 22 и моста 25 напряжение на выходе датчика 6 равно нулю. Поэтому на дополнительном входе сумматора 13 сигнал также равен нулю. При появлении сигнала на блоке 1 задания на выходе регулятора 2 устанавливается напряжение, определяемое напряжением на выходе переменного тока диодного моста 11, при этом регулятор 3 тока обеспечивает появление небольшого тока в якоре, которое не вызывает роста тока возбуждения и магнитного потока, Поэтому разгон электродвигателя до выбора всех зазоров в передачах происходит с пониженным моментом, что обеспечивает малую величину удара в момент окончания выбора зазора и увеличение тока якоря электродвигателя. Это вызывает увеличение напряжения на выходе датчика 19 тока возбуждения и на входе сумматора 13, что приводит к увеличению тока разгона якоря. Это действие положительной обратной связи заканчивается в момент достижения максимального напряжения на выходе сумматора 13. При этом ток возбуждения электродвигателя увеличивается до значения, обеспечивающего полное насыщение электродвигателя. Отрицательная обратная связь по току возбуждения электродвигателя обеспечивает своевременное снятие форсировки по напряжению возбуждения. Подключение входа блока 16 нелинейности к выходу датчика 19 обеспечивает положительную обратную связь, которая способствует выводу всех параметров электродвигателя на предельно допустимый уровень. С ростом скорости электродвигателя происходит нагрев обмоток якорной цепи, растет активное сопротивление обмоток 23

и 24, и модуль падения напряжения на них от якорного тока становится больше модуля напряжения на выходе трансформатора 22. Причем разность этих модулей, выделяемая на выходе датчика 6 и прикладываемая к потенциометру 7, повторяет при этом кривую изменения тока якоря. Когда температура обмоток находится в допустимых пределах, стабилитрон 15 будет заперт, и работа схемы определяется из условий обеспечения надежной коммутации. Рост скорости электродвигателя вызывает рост напряжения на якоре, в результате чего уменьшается напряжение на входе сумматора 13, и через диодный мост 11 вызывает уменьшение напряжения на регуляторе 2, а следовательно, и тока якоря.

При дальнейшем нагревании якорной обмотки и обмоток добавочных полюсов 23 и компенсационной 24, напряжение, приложенное к стабилитрону 15, в некоторое время превышает напряжение его открывания, В результате напряжение на выходе сумматора 13 будет скорректировано образовавшейся дополнительной обратной связью по изменению сопротивления, т. е. по изменению температуры обмоток якорной цепи. Изменение напряжения сумматора 13 определяется также изменением температуры входяш,его в электродвигатель воздуха. Так, например, при повышении температуры входяш,его воздуха, что характеризует в первую очередь ухудшение условий охлаждения наиболее нагружаемой в тепловом отношении обмотки якоря, открывание стабилитрона 15 происходит раньше, вследствие роста величины активного сопротивления и изменения коэффициента деления потенциометра.

После снижения напряжения подпора на выходах постоянного тока диодного моста 11 напряжение на входе регулятора 2 напряжения независимо от напряжения на выходе блока 1 задания уменьшается. Поэтому напряжение на выходе датчика 5 тока якоря и на входе регулятора 3 тока якоря сравнивается с меньшим сигналом, что приводит к уменьшению напряжения на выходе регулятора 3 и преобразователя 4, и, следовательно, уменьшению тока якоря и нагрева обмоток.

Диод 8 обеспечивает защиту схемы от недопустимого увеличения тока якоря при охлаждении электродвигателя ниже температуры, при которой производился выбор параметров датчика 6.

Контроль нагрева якорных обмоток, контроль ухудшения условий охлаждения и регулирование тока якоря в функции этих величин позволяют повысить надежность

регулирования электродвигателей в режимах длительных перегрузок статическим моментом, например, ротора и лебедок буровых установок, привода перемещения стола продольно-строгальных станков и др.

Формула изобретения

1.Устройство для двухзонного регулирования скорости по авт. свид. № 568131, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при работе электродвигателя в режиме длительной перегрузки статическим моментом, в него введены датчик величины изменения сопротивления обмоток якорной цепи, диод, потенциометр и стабилитрон, при этом датчик величины изменения сопротивления через диод соединен с выводами потенциометра, состоящего из последовательно соединенных терморезистора, установленного в потоке охлаждающего воздуха на входе в электродвигатель, и резистора, один из выводов потенциометра подключен к входу блока

нелинейности, а средняя точка потенциометра через стабилитрон соединена с дополнительным входом сумматора.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик величины изменения сопротивления обмоток якорной цепи содержит включенные в цепь якорной обмотки трансформатор постоянного тока и диодный мост, выход каждого из которых щунтирован параллельно включенными резистором

и конденсатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 568131, кл. Н 02Р 5/26, 1973 (прототип).