Система регулирования тока возбуждения для муфты скольжения Советский патент 1982 года по МПК H02P15/00 H02P9/10 

(54) СИСТЕМА РЕГУ.ЧИРОВАНИЯ ТОКА ВОЗВУ}1ЗДЕНИЯ ДЛЯ КУФТЫ СКОЛЬЖЕНИЯ

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты вращения производственных механизмов, оснаценных электроприводами с электромагнитными муфтами скольжения.

Известны системы регулирования тока возбуждения для муфт скольжения, регулирующие устройства) кото-, рых имеют обратные связи по частоте вращения муфты и току приводнс го двигателя П1

Недостаток таких систем - наличие в них магнитных усилителей, которые увеличивают массу, габаритные размеры, усложняют конструкцию и имеют большую инерционность регулирования

Наиболее близким к предлагаемому. по технической сущности является система регулирования тока возбуждения для муфты скольжения, содержащая электродвигатель переменного тока, вал которого жеспко спязан

с ведущим ротором муфты скольжения, якорные обмотки электродвигателя подключены к трехфазному источнику питания с нулевым проводом, датчик скорости, устанавливаемый на валу ведомого ротора муфты скольжения, датчик тока, подключенный к одной . из фаз трехфазного источшжа питания, регулятор тока возбуждения муфты скольжения, управляющий ключ Которо10го включен последовательно с обмот.кой возбуждения муфты скольжения, а управляющий вход указанного ключа соединен с выходом усилителя регулятора тока возбуждения, и допол15нительный источник питания, выходы постоянного тока которого соединены с питающими входами усилителя 2 .

Недостатком этого устройства яв20ляется сложная конструкция усилителя регулятора тока возбуждения, что снижает надежность системы регулирования и усложняет устройство. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение. Поставленная цель достигается тем, что в систему дополнительно , введены два диода и конденсатор, усилитель регулятора тока возбуждения выполнен на двухвходовом нуль органе, а дополнительный источник питания - в виде однополупериодного выпрямителя с последовательным соединением диода, стабилитронов и резистора, при этом один из выводов входа переменного тока дополнит.ельного источника питания и свободный вывод управляющего ключа подключены к той же фазе трехфазного источника питания, в которую вкл чен датчик тока,,а другой вывод вхо да переменного тока дополнительного источника питания и свободный вывод обмотки возбуждения муфты ско жения - к нулевому проводу, один из выводов датчика скорости соединен с плюсовым выводом дополнител ного источника питания, а другой вы вод - с первым входом нуль-органа и катодом одного из диодов, анод ко торого соединен с минусом дополни тельного источника питания и через конденсатор - с вторым входом нульоргана и анодом другого диода, катод которого подключен к одному из выводов обмотки датчика тока, другой, вывод которой подключен к fiyлевому проводу. На фиг. 1 приведена принципиальная схема соединений системы регули рования тока возбуждения для муфты скольжения;, на фиг. 2 - временные диaгpaм a)I работы в различных режимах. ; Система регулирования содержит дополнительный источник питания, ко торый состоит из резистора 1, диода 2, стабилитронов 3-5, соединенных последовательно между собой и подключенных к нулевому проводу и фа переменного тока трехфазного источн ка питания. Устройство обратной связи по частоте вращения муфты 6 включает дат чик 7 скорости, выполненный в виде тахогенератора и установленный на валу ведомого ротора муфты, резисто 8, который служит задатчиком частот вращения. Датчик тока электродвигателя 9 содержит трансформатор 10 тока, вкл ченный в одну из фаз трехфазного ис точника питания, согласующий резистор 11 и диод 12. Усилителем сигнала обратных связей явлется нуль-орган 13 с входами 14 и 15. Вход 14 нуль-органа соединен с тахогенератором 7 и через диод 16 со стабилитронами 3 и 4 дополнительного источника питания. Вход 15 нульоргана I3 подключен к диоду I2 датчика обратной связи по току и через конденсатор 17 к тем же стабилитронам 3 и 4. Выходы 18и 19 нуль-органа 13 соединены с управляюсдим электродом тиристора 20, включенного в цепь обмотки 21 возбуждения, снабженной разрядным диодом 22, Обмотка 21 возбуждения и последовательно соединенный с ней тиристор 20 включены между одной из фаз и нулевым проводом трехвазного источника питания. Один из выводов вторичной обмотки трансформатора 10 тока соединен с нулевым проводом. Система регулирования тока возбуждения для муг})ты скольжения работает следующим образом. Управление электромагнитной муфтой 6 скольжения осуществляется путем широтно-импульсного регулирования тока возбуждения в функции частоты вращения вала муфты 6 и тока статора приводного электродвигателя 9, вал которого жестко связан с ведо№4М ротором муфты, УгОЛ ОТКРЫТИЯ тиристора 20 в цепи обмотки 21 возбуждения изменяется по вертикальHWiy принципу с помопью нуль-горгана 13. На входы 14 и 15 нуль-органа 13 подаются близкие по форме напряжения, причем, при превышении напряжения на входе 14 над напряжением на входе 15, на выходе 18, 19 нуль-органа 13 появляется импульс или серия импульсов продолжитель|Иостыо, соответствующей длительности превьшения., Напряжение сети (фиг. 2а), выпрямляется диодом 2 и прикладывается к стабилитронам 3-5, величина тока через которые ограничивается резистором 1. На стабилитронах 3-5 вьщеляется однополупериодное напряжение трапецеидальной формы (фиг. 2б), совпадающее по -фазе с напряжением сети, прикладываемым к тиристору 20 ,и обмотке 21 возбуждения. Эти напряжения подаются через ре зистор 8 и тахогенератор 7 на вход 14и через конденсатор 17 на вход 15нуль-органа 13« Пследствии различных реактивных сопротивлений указанных цепей напряжение на входе 14 (фиг. 2б) немного отличается по формуле от напряжения на входе 15 (фиг, 2в), а именно кривая напряжения на входе 15-имеет наклон в сторону конечной части полупериода. Сплошные линии (фиг. 2) соответствуют работе регулятора при нагруз|ке муфты 50% от номинального мо|мента, штриховые линии - холостому ходу, штрих-пунктирные - перегрузке (работа на токовой отсечке). Рассмотрим работу системы при хо лостом ходе муфты скольжения, когда момент нагрузки составляет около 10% от номинального момента муфты 6 Резистором 8 на входе 14 задается напряжение, из которого вычитается напряжение тахогенератора. Напряжение на входе 14 (фиг. 2б) превьпцает в конечной части полуперибда напряжение на входе 15 (фиг. 2в, 1чтриховая линия). На выходе 18, 19 нуль-о гана 13 в конечной части полупериод формируется серия импульсов (фиг. 2

первый из которых, появляюшийся в момент равенства напряжений на входах 14 и 15, открывает тиристор 20 (фиг. 2) и в обмотке 21 возбуждения протекает ток.

С увеличением нагрузки под действием тормозного момента частота вращения муфты 6 несколько снижается, напряжение на тахогенераторе 7 уменьшается и напряжение на входе 14 увеличивается. Точка равенства напряжений на входах 14 и 15 нуль-органа 13 перемещается в среднюю часть полупериода, на выходе 18, 19 нуль-органа формируется серия импульсов (фиг. 2е), увеличивающих угол открытия тиристора 20 (фиг. 2ж) по сравнению с холостым ходом. Ток возбуж дения муфты 6 возрастает, передаваемый момент становится равным моменту нагрузки и частота вращения вала муфты стабилизируется.

При этом увеличивается ток статора электродвигателя 9, что вызывает рост напряжения на резисторе 11, шунтирующем трансформатор 10 тока. Трансформатор 10 тока включен таким образом, что напряжение, поступающее с резистора 12 на вход 55 нуль-оргаотсечки.

В режиме токовой отсечки, когда момент нагрузки больше номинального момента, регулятор работает только в функции тока статора электродвигателя 9 вплоть до полной остановки вала муфты 6. Рост напряжения на входе 14 нуль-органа 13 в результате снижения напряжения на тахогенераторе 7 ограничивается диодом 16. Напряжение на входе 15 продолжает расти по мере увеличения тока двигателя 9 и точка равенства напряжений начинает перемещаться в сторону конечной части полупериода. Угол открытия тиристора 20 и ток в обмотке 21 возбуждения уменьшаются, поддерживая ток статора электродвигателя на уровне, заданном резистором 11.

Таким образом, предлагаемых регулятор осуществляет управление током возбуждения муфты в функции величины снижения частоты вращения от задан.ной или в функции величины превышения .тока электродвигателя над заданным. В режиме поддержипаиия задангой частоты вращения величшгу тока возбуждения определяет превышение напряжения на входе 14 над нппря-жеиием на на 13, складывается с напряжением, поступашдим через конденсатор 17 от источника питания. Вследствие того, что ток статора электродвигателя 9 отстает по фазе от напряжения сети, напряжение, поступающее с резистора 11, увеличивает амплитуду напряжения на входе 15 преимущественно в конечной части полупериода. Это приводит к уменьшению наклона кривой напряжения на входе 15 нульоргана 13 (фиг. 2в, сплошная линия). С дальнейшим повьгаением нагрузки увеличивается угол открытия тиристора 20, ток в обмотке 21 возбуждения возрастает, поддерживая частоту вращения вала муфты 6, вблизи заданной резистором 8. Ток статора злектродвигателя 9 также увелич;ивается, напряжение, подаваемое с резистора II на вход 15, повышает напряжение на входе 15 (фиг. 2в, штри-пунктирная линия). При достижении некоторой нагрузки на валу муфты 6 напряженин на входах 14 и 15 начинают расти одинаково быстро и точка равенства этих напряжений прекращает свое движение по оси времени, несмотря на дальнейшее снижение частоты вращения муфты 6. Наступает режим токовой входе 15 йуль-органа 13. В режиме то ковой отсечки величину тока возбуждения определяет превыпение напряжения на входе 15 над напряжением на входе 14. Нуль-орган является более простым и надежным элементом, чем усилитель обеспечивает высбкую стабильность ра |боты регулятора при колебаниях температуры окружаюпего воздуха и высо кую точность поддержания заданной частоты вращения. Формула изобретения Система регулирования тока возбуж дения для муфты скольжения, содержащая электродвигатель переменного тока, вал которого жестко связан с ведущим ротором муфты скольжения, а якорньге обмотки электродвигателя подключены к трехфазному источнику питания с нулевым проводом, датчик скорости, устанавливаемый на валу ведомого ротора муфты скольжения, да чик тока, включенный в одну из фаз трехфазного источника питания, регулятор тока возбуждения муфты сколь жения с усилителем в его цепи, управляющий ключ которого снабжен выводом для включения последовательно с обмоткой возбуждения муфты скольже ния, а управляющий вход указанного ключа соединен с выходом усилителя регулятора тока возбуждения, и дополнительный источник питания, выходы постоянного тока которого соединены с питающими входами усилителя, отличающаяся тем, что, с целью повьтения надежности и упрощения, в нее дополнительно введены два диода и конденсатор, усилитель регулятора тока возбуждения выполнен на двухвходовом нуль-органе, а дополнительный источник питания выполнен в виде однополупериодного выпрямителя с последовательным соединением диода, стабилитронов и резистора, при этом один из выводов входа переменного тока дополнительного источника питания и свободный вывод управляющего ключа подключены к той же фазе трехфазного источника питания, в которую включен датчик тока, а другой вывод входа переменного тока дополнительного источника питания и свободный вывод обмотки возбуждения муфты скольжения - к нулевому проводу трехфазного источника питания, один из выводов датчика скорости соединен с плюсовым выводом дополнительного источника питания, а другой вывод - с первым входом нуль-органа и катодом одного из введенных /даодов, анод.которого соединен с минусом дополнительного источиика питания и через конденсатор - с вторым входом нуль-органа и анодом другого введенного диода, катод которого подключен к одному из выводов обмотки датчика тока, другой вывод которой соединен с нулевым проводом .трехфазного источника питания. Источники информации, принятые во при экспертизе 1.Лейбзон Я.И. Монтаж и эксплуатация контактных и бесконтактных муфт скольжения. М., Энергия, 1978, с. 34. 2.Патент Франции № 1458224, кл. Н 02 Р i5/00.

«Xl

6

ж

пппппппппппппппппппп

liiiiliiiiilhiiiililllihhliilihiiin

3 tt

ППП .ШШ.

I

JUiniUlllUlllL

t