Устройство для управления возбуждением электродвигателя постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/06 

1

Изобретение относится к эпектротехнике и может быть использовано для уП равпения электроприводами постоянного тока, в частности для регулирования частоты вращения двигателя изменением по тока возбуждения.

Известны системы двухаонного регулирования с зависимым управлтаием потоком возбуждения, в которых ослабление поля осушертвляется в .функции скорости вращения двнгатепя или напряжения нь якоре двигателя. Эти системы выполнены с подчиненным регулированием и соде1ржат внутренний контур регулире ания потбка, замкнутый на датчик потока, и на ружный контур, замкнутый на датчик ЭДС двигателя i

Недостатками системы зависимого управления потоком возбуждения являются: неаовспользоеание на 5-8%. двигателя и питающего якорь преобраасшателя по напряжению, и соответственно по мощностц обязательно требуется тахогенератор, кото{в 1й вносит в систему трудно устранаеMyto нестабильность из-аа оборотных и ксммутаиионных пульсаций, имеющих место, в особеннсюти, в низкооборотшлх электроприводах;

Известны системы независимого управления потоком возбуждения с задатчиком интенсивности и с параметрическим согласованием работы канала регулирования, напряжения на якоре двигателя и канала задания потока при помощи нёлинейностей

to или множительно-делительных узлов в ксвггурах этих каналов i.

Ошако в этих системах не обеспечивается усиление потока возбуждения при действии регулятора мощности как в пе15реходных, так и в установившихся режимах, что приводит к нерациональному использованию двигателя. Кроме того, изменение динамики привода требует . сложяой перенастройки узле системы.

20

Наиболее близким по технической сущности является система регупнрсеания с независимым управлением потоком возбуждения, содержащая преобразователь

A«.. напряжения, к KOTOpiavfy| подключена обмб ка возбуждения, регупя- ор потока .Дания, включенный выходом на вход феоб Шё тЪЛяsAripSKiesKS, патчйТГ Toia якорй двигатели, датчик потока возёужД& нйя, включенный в контур обратной связи iвдVS: «---- -Ll.,-;.л.V5-i..-«--... .-.--.-.-.--. - -)..-./ регулятора потока, блок регулиройанйя мсшностй, включенный входом на датчик потока возбуждения, задержки регулируемой величины с аппаратом ручного управления 21 Рщакр BI. этой закон измене.,ния потока возбуждения задается с помощью нелинейностей, в слюченНых Между ;:™:гт;:;v0 ifynHTOfk M потока узлети (задатчиком интенсивности) и не зависит от характера, нагрузки д1вигатепя, так - -как регулятор мошности действует только на изменение напряже1Е{и на его якоре. Эта особейЙоЬ-Л сйстты не позволяет рационально использсватъ мощность при вода, что значительно ограничивает об-, nlBCTb Применения этой Системы. IIель изобретения - улучшение использования MontHtiCTiT двига) Этб достигается тем, ч в устройство управпенвя возбуждением дв|игатепя nocTosmноро тока,«зоде1 сащее преобразеГвательнапряжения, к выходу которого подключена обмотка возбуждения а к4 входу - регулятор потока возбуждения,вход которого соеДинш с датчиком потока возбужйёййй, блок регулирования мощности с подклю Ш1Ш кёгЪ та. датчиком потока воз буждевия,элшент задаЙйя минимального потока, узел задания рабочего потока и якорной цепи, дополнительно введен регулятор про водаоА потока воз бу5КдМйй15§пШёнтсмотграничения в депв об{ютной связи, блокзадания закона рёгулироеани51, выпстненЬый в виде пропордиональногО усилители С ретуШ -7 мЩ( эпементок ограничения в цепи обрат свяёй, измёгитель производной потока возбуждения, функциональный преобразователь поток-поток в 11-степени, отй;Ш ШШ 1ШГ1йГодауШ дёрШки причем резгулятор проиаэодной Потоки подключен выходсм ко входу упомянутого регулятора потока возбуждения к вхбдами к измерителю производной fttsa и к выходу блока задания закона регулирования, за1мкнуто|: 66ратарй ёвязъю па датч1ик потока возбуждения и подхпкпгенного входами к Цементу збОШния минимального потока, к узлу задания рабочего потока и через элемента задерж ки и выделения модуля - к блоку регул овш11Ш мШ ностй,вк1а которедО сдеди-siss-rfSiir-л-г 782113йш с д1аТчиком тока якорной цепи, а вхОд ф)гнкционального преобразователя поток-поток в h -степени подключен к датчику потока и выход - к управляющему входу регулируемого элемента 6граниченйя. На чертеже приведена функциональная схша устройства. Устройство для управления возбужденйем двигателя постоянного тока содержит блок 1 задания минимального значения потока, узел 2 задания величины рабочего потока в пределах от минерального до нфлинального значения с аппаратом ручного управления, блок 3 задания закона регулирования с П-регуляторсж1 и управляемым эла.1ентсм 4 ограничения, функциональный преобразсжатель 5 пс ток-поток в п -степени, датчик б потока возбуждения, собранный на датчике 7 тока возбуждения, операционном усилителе 8 и нелинейном элементе 9 в цепи обратной связи, блок 10 регулирОч вания мощности с элементом 11 усиления и задержки и с элементом 12 выделения модуля, подключенным к датчику 13 тока якорной цепи, регулятор14 п|Ьс(ИЗВодаоЙ потока с элементом 15 ограничения выхода, измеритель 16 производной потока, состоящий из пропорционального операционного усилителя 17, входы которого включены через фильтры 18 и 19 к датчику 20 напряжения на ойротке возбуждения и к датчику 7 тока возбуждения, регулятора 21 потока, вклю-i чбннОго вйход ы к входу преобразователя 22, от которого питается обмотка 23 возбуждения двигателя. Раб.ота устройстеа происходит следуюцщм образом. Ветичша jH;HHHManbHoro значения поточ ка возбуашения задается элементом 1, поДключёнвшлк одному их входов регулятора 3 и к источнику постоянного напряжения, а необходимая величина рабочего магнитного потока в пределах от мшййальной до номинальной - узлом 2, на вход которого подаются сигналы от задатчика частоты вращения (аппарат ручного управления), отдатчика напряже-, на якоре двигателя и от источника постоянного напряжения (на чертеже источники постоянного напряжения, аппарат ручного управления и датчик напряжения якоре двигателя не показаны). Изменение Вйходного сигнала узла 2, вызывающего ослабление или усиление поля двигателя, всттожно ЛИШЬ: при напряжении на якоре, близкому к номинальному значению. ; 57 На входе блока 3, имеющего о.тнссктелъно бопьшой коэффициент усипекия (60 и более), сравнивается сумма трек сигналов; задающего минимальный поток от блока 1, задающего рабочий поток от аппарата 2 ручного управления и от блока 10 регулирования мощности с сигналом, поступающим от датчика 6-потока. Незначительное изменение одного из этих сигналов приводит к насыщению бпока 3, причем уровень насыщения задается эпб ментом 4 ограниченияг, который управляется функциональнь1м преобразователем 5 поток-поток в И -степени. Степень преобразования преобразсязателя 5 принимается в зависимости от требуемого закона регулирозания электро привода. При неизменном напряжении на якоре двигателя и необходимости обеспечить постоянство ускорения принимается И 2, а в стгучае необходимости обеспечить постоя1тство динамического тока якоря - принимается П 3. В переходных режимах при ослаблении и усилении поля двигателя сигнал на выходе блока 3 изменяется по закону, формируемому функциональным преобразователем 5. Этот сигнал, поступая на вход регулятора 14, компенсирующего электро магнитную инерцию якорной цепи, сравниБается с истинным значением производ-ной магнитного потока, измеряемым из мерителем 16. Сигнал, вырабатьюаемый регулятором 14 и пропорциональный потоку, nociynaет на вход регулятора 21 потока внутреняего- контура компенсащш электрома нртной инерции обмотки возбуждения, где он сравнивается с истинным значением магнитного потока, измеряемым датчиком в. Результат сравнения определяет необходимое форсировочное напряжение на преобразователе 22, обеспечив 1ающее желаемый закон регулирования потока, я соответственно скорости электропривода. При нормальной работе привода блок 10 регулирования мощности не действует. Он вступает в работу и усиливает поток возбуждения лишь тогда, когда ток якоря двигателя, измеряел«.1й датчиком 13, превышает уставку элемента ограничения блока 10, задаваемого дат чнком б потока возбуждения. Таким образе, данное устройство обеспечивает независимое управление потоком возбуждения двигателя постоянного тока по заданному закону, контроли--руя при этом не только величину потока возбуждения, но ее производную. Ток на36грузки в якорной цепи при этом не влияет на характер переходных процессов, которые протекают при неизменном и равном нсй синальному напряжению (ЭДС) якоря, обеспечивающим полное (улучшенное) использование мощностей двигателя.. Формула изобре т н и я Устройство для управл ия возбу.ждением электродвигателя постоянного тока, содержащее преобразстаатель напряжения:, к выходу которого подключена обмотка возбуждения электродвигателя постоянного тока, а ко входу - регулятор потока возбуждет1я, вход которого соединен с датчиком потока, блок perj-лирования мопгкости с подключенным к его входу дат 4iiKCM потока, блок задания минимального значения потока, узел задания потока и аатчкк тока якорной цепи электродвигателя отличающееся тем, что, с целью улучшения использования мощности двигателя, в него введены интегральнопропорциональный регулятор производной потока возбунщения с элементом ограничения в цепи его обратной связи, блок задания закона регулирования, выпсотненный в виде пропорционального усилителя с регулируемым элементом ограничения в цепи обратной связи, -измеритель производной потока, функциональный преобразователь поток-поток в - степени, элемент вьщеления модуля и элQvfeнт задержки, причем регулятор производной потока подключен выходом ко входу упомяпяутого регулятора потока возбуждения и входами к из лерителю производной потока и к выходу блока задания закона регулирования, подключенного входакги к датчику потока, к элементу задания минимального значения потока, к узлу задания потока и через элементы задержки я выделения модуля - к блоку регулирования мощности, вход которого соединен с датчиком тока якорной цепи, вход функционального пре- . образователя поток-поток в Y -степени подключен к датчику потока, а выход к управляющему входу регулируемого элемента ограничении. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Заявка Франции К 2295618, кл. Н 02 Р 5/16, 1976. 2. Справочник по проектированию электропривода силовых и осветительных установок, М., Сергия, 1974, с. 310, рис. 2-226, 2-227.

55

У

и:

ш

N/