Электропривод Советский патент 1980 года по МПК H02P5/06 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД 1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве привода вращения буровых станков, экскаваторов и других механизмов общепромышленного назначения. Известно устройство для импульсного регулирования скорости электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения, предназначен ное для регулирования частоты вращения двигателя вниз от номинальной, а также для торможения двигателя l Данное устройство не позволяет осуществить регулирование частоты вреидения двигателя выше номинальной за счет ослабления потока возбуждения. Известен также электропривод, содержащий узел задания частоты вращения, усилитель, управляемый выпрямитель, датчики тока якоря, частоты Вращения двигателя и напряжения, по роговый элемент, усилитель второй зоны, широтно-импульсный модулятор, ограничительный каскад, формирователь управляющих импульсов и импуль ный преобразователь 2. Устройств предназначено для стабилизации частоты вргиаения двигателя последовательного возбуждения в области, расположенной за пределами естественной характеристики, а также для обеспечения режима постоянства мощности путем импульсного шунтирования обмотки возбуждения. Недостатки устройства - постоянные времени цепи возбуждения при включенном и выключенном состоянии шунтирующего обмотку тиристора значительно отличаются друг от друга, что снижает быстродействие системы и приводит к нелинейной зависимости тока возбуждения от скважности, что в свою очередь отрицательно сказывается на устойчивости регулирования; импульсное шунтирование требует, чтобы сопротивление шунтирукядей цепи было значительно мен:ьше сопротивления обмотки возбуждения. При малых сопротивлениях обмотки возбуждения, что характерно для двигателей большой мощности, на величине диапазона регулирования начинает сказываться сопротивление шунтирующего обмотку тиристора, сужая тем самым область применения импульсного шунтирования обмотки возбуждения; наличие одного датчика тока приводит к тому, что при величине уставки окоограничеуия, в неско тько

раз превышающей номинальное значение тока двигателя, значительная перегрука двигателя по току s момент работы импульсного преобразователя может привести к недопустиг юму искрен}{ю и возникновению кругового огня на коллекторе двигателя и таким образом сужает технологические возможности устройства и снижает оперативность управления им.

Цель изобретения - повышение быстродействия, устойчивости регулирования частоты вра14ения и. обеспечение независимого регулирования максимашьной величины тока якорА при работе двигателя на частотах вращения выше и ниже номинальной.

Указанная цель достигается тем, что в электропровод, содержащий электродвигатель постоянного тока последовательйого возбуждения, последовательно включенные, узел задания частоты вращения, усилитель, управляемый выпрямитель, подключенный к электродвигателю, обмотка возбуждения которого шунтирована рюзистором, последовательно включенные пороговый элемент, усилитель второй зоны, широтноимпульсный модулятор и формирователь управлякядих импульсов, датчик тока якоря, подключенный ко входу управляемого выпрямителя, датчик частоты вращения двигателя, подключенный ко входу усилителя, датчик напряжения двигателя, выход которого связан со входом порогового элемента, ввёде-. ны два коммутатора и датчик тока якоря второй зоны, причем один из коммутаторов включен между обмоткой возбуждения и якорем двигателя, а второй - параллельно первому коммутатору и обмотке возбуждения, входы коммутаторов соединены с выходами формирователя управляющих импульсов, вход датчика тока якоря второй зоны связан с якорной цепью электродвигателя, а выход подсоединен к cyNSiHpyющему входу усилителя второй зоны.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство содержит узел 1 задания частоты вращения, усилитель 2, управляемый выпрямитель 3, датчик 4 частоты вращения двигателя, датчики 5 и б тока якоря, датчик 7 напряжения, пороговый элемент 8, усилитель 9 второй зоны, широтно-импульсный модулятор 10, формирователь 11 управляющих импульсов, коммутаторы 12 и 13, резистор 14, ограничивающий величину коля 1утаци6нных напряжений, двигатель15 с обмоткой 16 возбуждения.

Устройство работает следующим образом.

При увеличении момента нагрузки напряжение на якоре двигателя 15 ворастает до тек пор, пока не достигае величины опорного напряжения в пороговом элементе 8. Сигнал с порогового элемента 8 через усилитель 9 второй зоны поступает в широтноимпульсный модулятор 10 и преобразуется в последовательнось импульсов, поступающих на вход формирователя 11, J который управляет коммутаторами 12 и 13, работакяцими в противофазе. При включении коммутатора 12 коммутатор 13 выключается, ток обмотки 16 возбуждения протекает по резистору 14,

якоря протекает через коммутатор 12. в результате этого ток обмотки возбуждения снижается и частота вращения поддерживается на заданном уровне в области, находящейся за пределами естественной характеристики двигателя.

При достижении током якоря номинального значения начинает работать датчик 6 тока и частота вращения снижается при постоянных значениях тока

0 и напряжения двигателя, т.е. наступает режим постоянства мощности. При снижении частоты вращения-двигателя до но инальной цепь регулирования тока возбувдения прекращает работу,

5 а рабочая точка начинает перемещаться по естественной характеристике двигателя до тех пор, пока в работу не вступит датчик 5 тока якоря.

Включение одного коммутатора между

обмоткой возбуждения и якорем двигателя, а второго параллельно обмотке возбуждения и первому коммутатору, обеспечивает неизменной величину постоянной времени цепи возбуждения в течение периода коммутации и, следовательно, линейную зависимость тока возбуждения от скважности импульсов, что увеличивает устойчивость регулирования за счет снижения необходимой величины коэффициента усиления усилителя второй зоны.

Кроме того, в предлагаемом устройстве величина постоянной времени цепи возбуждения значительно меньше, чем при шунтировании обмотки, что

5 позволяет в 1,5-2 раза сократить время переходного процесса при работе двигателя на частотах вращения выше номинальной, в устройстве могут использоваться электродвигатели после-0 довательного возбуждения со сколь угодно малым сопротивлением обмотки возбуждения благодаря тому, что снижение тока возбуждения в нем осуществляется за счет отключения обмотки

е возбуждения от главной силовой цепи. Применение дополнительного датчика тока якоря, подосоединенного к суммирующему входу усилителя второй зоны, позволяет осуществить независимое регулиЕэование максимальной величины тока якоря при работе двигателя на частотах вращения выше и ниже номинальной, что расширяет технологические возможности и упрощает управление устройством, а также обеспечи5, вает безаварийную работу двигателя при возникновении перегрузки по моме ту на частотах вращения выше номинал ной. Формула изобретения Электропривод, содержащий электро двигатель постоянного тока последовательного возбузвдейия, последовательно включенные узел задания часто ты вращения, усилитель, управляемый выпрямитель, подключенный к электро двигателю, обмотка возбуждения которого шунтирована резистором, после довательно включенные пороговый элемент, усилитель второй зоны, широтно-импульсный модулятор и формирователь управляющих импульсов, датчик тока якоря, подключенный ко входу управляемого выпрямителя, датчик частоты вращения двигателя, подключенный ко входу усилителя, датчик напряжения двигателя, выход которого связан со входом порогового элемента, отличающийся тем. что, с целью повышения быстродействия, УСТОЙЧИВОСТИ регулирования частоты вращения и обеспечения независимого регулирования максимальной величины тока якоря при работе двигателя на частотах вращения вьше и ниже номингшьной в него введены два коммутатора и датчик тока якоря второй зоны, причем один из ко 1утаторов включен между обмоткой возбуждения и я корем двигателя, а второй параллельно первому коммутатору и обмотке возбуждения, входы коммутаторов соёдине ны с выходйМй формироватёШ управлШййхйШульсбв; йход датчика тока якоря второй зона связан с якорной цепью электродвигателя, а выход подсоединен к суммирующему входу усилителя второй эОны. Источники информации, принятые 1вО внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 216820, кл. Н 02 Р 7/24, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2Э21888/03, кл. Н 02 Р 7/24, 1977.