Электропривод Советский патент 1980 года по МПК H02P5/00 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам, включающих в себя электродвигатель и исполнительный механизм, связанные между собой механически упругими звеньями И может быть использовано в электропри водах валков прокатных станов, валков секций бумагоделательных машин и т.п. Наличие упругих звеньев и зазоров в машинных агрегатах отрицательно сказывается на производительности и качестве вьтускаемой продукции. Это объя няется тем, что для уменьшения механических колебаний и снижения динамических нагрузок в агрегатах с упругими звеньями и зазорами приходится снижать точность и быстродействие их систем автоматического регулирования различных электромеханических текущих параметров. Распространены системы, в которых используются механические, средства для демпфирования колебаний, представляющие собой демпферы и всевозможные динамические гасители колебаний. Демп феры строятся по принципу дополнительного поглощения энергии, вызванного силами сухого, вязкого или внутреннего трений. Динамические гасители колебаний без демпфирования представляют собой дополнительную систему с массой, небольшой по- сравнению с массой основной системы. При этом собственная частота колебаний дополнительной системы подбирается равной частоте возмущающей силы, действующей на основную систему. Известны динамические гасители с демпфированием, которые представляют собой демпфер с упругой связью или Д11намический гаситель с сопротивлением. В подобных гасителях обычно используются в качестве упруго-демпфирующих элементов высокополик-tepHbre материалы, jianpKMep резина. Для этого типа гасйтелей характерно более значитель- нов рассеиванием энергии и болыиая полоса гашения колебаний рД . Однако нелинейность упругих характеристик материалов, взаимосвязанность их свойств и различие характеристик при динамическом и статическом их нагруже нии усложняют разработку конструкций гасителей и требуют индивидуального квалифицированного проектирования и изготовления их для различных механизмов Наиболее близким по технической сущ ности и достигаемому результату является электропривод, например для прокатного стана, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорь которого связан через редуктор и вал ограниченной жесткости с производственным механизмом, установленный на этом валу датчик момента, подключенный к якорю двигателя регулируемый источник напряжения, регуляторы скорости и тока двигателя, причем вход регулятора скорости связан с датчиком скорости, вход регулятора тока связан с выходами регулятора скорости и датчика тока, а выход регулятора тока подсоединен к указанному источнику напряжения 23 . Недостаток устройства в том, что, хотя и удается до некоторой степени уменьшить колебания момента и скомпенсировать влияние упругости механической части путем соответствующей настройки регулятора тока при введении на его вход обратной отрицательной связ по производной упругого момента, однако она по .своему быстродействию существенно уступает системе предлагаемо устройства. Цель изобретения - упрощение и повы шение быстродействия системы устройств которое было бы пригодно для щирокого класса электромеханических систем с уп гими . звеньями, незначительно уступающим пр своим динамическим показателям системе без упругих звеньев в механической части. Указанная цель достигается тем, что введен узел, коррекции, выполненный в виде последовательно соединенных моде ли механической части, включающей подвижные части электродвигателя, редуктора, вала и производственного механизма, блока сравнения и дифференцирующег блока, связанного со входом регулятора скорости, причем вход модели связан с датчиком тока, а второй вход блока срав нения подключен к датчику момента. Кроме того, выход дифференцирующего блока может быть дополнительно свя0со входом регулятора тока двигателя. На фиг. I представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема модели механической части электропривода. Устройство для демпфировании колебаний используется в системе, которая состоит из производственного механизма I и регулируемого электропривода 2 с двигателем 3 постоянного тока и вухконтурной системой регулирования скорости, содержащей регуляторы 4 тока с тиристорным преобразователем 5 и регулятор 6 скорости, причем вал исполнительного механизма I и вал двигателя теля 3 механически связаны между собой через длинный вал 7 ограниченной жесткости и установленным на нем датчиком 8 момента. Устройство для демпфирова- ния колебаний дополнительно содержит узел 9 коррекции, выполненный в виде модели Ю мехаьшческой части, включающей подвижные части электродвигателя, редукторе вала и производственного механизма, вход которой связан с датчиком 11 тока, а выход модели Ю подсоединен к одному входу органа 12 сравнения, другой вход подключен к выходу дат-, чика 8 упругого момента, а выход органЙ сравнения через дифференцирующий блок 13 или без него подключен ко входу либо регулятора 6 скорости двигателя, либо регулятора 4 тока двигателя 3. В системе имеется также датчик 14 скорости, связанный с двигателем 3 постоянного тока. Модель механической части электропривода (фиг.2). реализуется с помощью операционных усилителей 15-19. Схема усилителя 15 с учетом его обратных связей соответствует интегральному звену с передаточной функцией ДР) схема усилителя 16 соответствует пропорциональ-интегральному звену с передаточной функцией VW (Р) ,;схема усилителя 17 С., . интегральному звену с передаточной функцией схемы усияителей 18 и 19 - пропорциональным звеньям с передаточными функциями ,«4( и , ,гдеК,иК5коэффициенты пропорциональности. - постоянные времени. Зу2ТуПц С1а-2Т1,-Пн tr.1l. т t о где 3 ,- мрменг инершш двигателя; -г номинальная частота вращения;Мц - нo линaльный момент двигарJ - момент инершш механизма; - эквивалентная крутильная жесткость, приведенная к валу двигателя; С - коэффициент демпфирования, учитывающий внешнее и внутренее трения. Устройство работает следующим образом. При появлении сигнала U на выходе регулятора 6 скорости двигателя 3 на его выходе появляется сигнал З задания тока двигателя, при этом на выходе регулятора 4 тока появляется сигнал, который поднимает выходное напряжение тирисгорного преобразователя 5 и напряжение якоря двигателя до заданного значения. Двигатель 3 разгоняется и через упругое звено 7 приводит во вращение подвижную часть исполнительноГо механизма I. Выходные-сигналы с датчиков скорости 14 и тока tt поступают соответственно на выходы регуляторов тока 4 и скорости 6 и стабилизируют заданное значение тока и скорости в переходном и стационарном режимах. При возникновении колебаний в дву . „ массовой системе, состоящей из подвижных частей двигателя 3 и исполнительного механизма I, с датчика 8 момента информация поступает на один вход узла 12 сравнения. На другой вход узла 12 сравнения поступает сигнал, снимаемый :С модели Ю механической части системы с желаемым характером переходного процесса, на которую подается сигнал с датчика 11 тока. Полученный сигнал пропорционален разности входных си налов и с выхода узла 12 сравнений через дифф «1цирующнй блок 13 поступае на входы либо регулятора 4 тока, либо регулятора 6 скорости двигателя, и дем })ирует колебания. Предлагаемое устройО6ство более просто по сравнению с известными и позволяет получить снижение динамических нагрузок и большее быстродействие привода. Формула изобретения I. Электропривод, например для прокатного стана, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорь которого связан через редуктор и вал ограниченной жесткости с производственным механизмом, установленный на этом валу датчик. м м 1ента, подключенный к якорю двигателя регулируемый источник напряжения, регуляторы скорости и тока двигателя, йричем вход регулятора скорости связан.с датчиком скорости, вход регулятора тока связан с выходами регулятора скорости и датчика тока, а выход регулятора тока подсоединен к указанному -источнику напряжения, о т л и ч а ю ш и и с я тем,, что, с целью повышения быстродействия и упрощения, введен узел коррекции, выполненный в виде последовательно соединенных модели механической части, включающей подвижные части электродвигателя, редуктора, вала и производственного механизма, блока сравнения и дифференцирующего блока, связанного со входом регулятора скорости, приче м вход модели связан с датчиком тока, а второй вход блока сравнения подключен к датчику момента. Я. Электропривод по п. 1, о т л ичающийся тем, что выход дифференцирующего блока дополнительно свя зан со входом регулятора тока двигателя. Источники информации, , принятые во внимание при экспертизе 1. Пономарев С. Д. и др. Расчеты на прочность в машиностроении. М., Изд-во мащиностроительной литературы, 1959, т. 3, с. 440-478. 2. Акцептованная заявка Франции № 2250224, кл. Н 02 Р 5/00, 25.11.74.

JT