Способ двухзонного регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах экскаваторов и реверсивных прокатных станах.

Иэвестен способ двухзонного регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, согласно которому сравнивают напряжение задания и напряжение обратной связи по ЭДС электродвигателя- в функции разности упсмянутых напряжений и поддерживают поток возбуждения электродвигателя на уровне номинального, а при частоте вращения выше основной сравнивают заданное значение потока действительнЕМ значением и ре- . гулируют поток возбуждения электродвигателя. При этом дополнительно осуществляют разделение режимов путем преобразования действительного значения потока и уменьшения заданного значения потока в зоне основной частоты вращения ClJ.

Электропривод, реализуюпщй этот способ, содержит регулятор ЭДС в канале управления напряжением на якоре электродвигателя и регулятор потока в канале регулирования возбуждения, а также датчики ЭДС и потока. Необходимым зл 1ентсм этого

электропривода является узел разделения режимов, который усложняет электропривод.

Наиболее близким к предлагаемому по 1 технической сущности и достигаемому результату является способ двухзонного регулирования частоты вращения электропривода постоянного тока, согласно которому сравнивают

10 напряжение задания и напряжение обратной связи по ЭДО эле ктродвигателя, в зоне до основной частоты вращения изменяют напряжение на згмсимах якоря электродвигателя в функции разности

15 упомянутых напряжений и поддерживают поток двигателя на уровне номинального, а при частоте вращения выше основной сравнивают нсжинальное значение потока с его действительньм .

20 значением и регулируют поток возбуждения электродвигателя С2.

Указанный способ реализовай а устройстве с двухзонным регулированием частоты вргццения, содержащем

25 систему регулирования ЭДК: электродвигателя, снабженную выводами для подключения к якорной обмотке электродвигателя, к входу которой подключены источник задания и выход

30 датчика ЭДС, систему независимого

регулирования потока с регуляторсзм потока и подключенньм к его входу датчиком ттотока, при зтсял вькод системы регулирования ЭДС соединен с якорной обмоткой электродвигателя, а выход систеки регулирования потона - с обмоткой возбуждения электродвигателя.

К недостаткам данных устройств относится то, что связь контуров регулирования напряжения преобразователя и потока двигателя осуществляется по заданному значению частоты вращения, а не по фактическому.

При таком исполнении связи процессы в контуре регулирования обусловлены не фа {тическим состоянием ситемы, а заданным. Например, в режиме стопорения возможно ослабление поля при неподвижном приводе, что ведет к ослаблению момента и в ряде случаев к н евозможности разгона привода.

Выполнение системы для реализации известного способа Г2} связано с значительными сложностями, так как требует установки множительных элементов на входах систем регулировани ЭДО и потока.

Цель изобретения - повышение быстродействия электропривода в режиме стопорения и упрбгцениё.

Указанная цель достигается тем, что увеличивают абсолютное значение напряжения обратной связи по ЭДС на величину, пропорциональную полученной разности номинального значён11я потока и его действительного значе. ния, причем знак дополнительного напряжения устанавливают совпадакицим со знаком действительного означения ЭДС, определяют модули номинального и действительного значений ЭДС, сравнивают их и в функции полученной разности регулируют поток возбуждения электродвигатели.

Креме того/ JB электропривод, реализующий способ, введены два усилителя, делитель напряжения, пропорционального номинальному потоку, регулятор постоянства ЭДС, к;шчевая Т-образная cxeHAf два плеча которой образованы резисторами, диагональ эмиттерной цепью транзистора, база которого соединена с вшсодом датчика 3JK, а коллектор - с общим вьшодом системы регулирования, црй этом одий усилитель выполнен пропорцирнальньм, а другой - пропорциональным с односторонним ограничением, причем входы второго усилителя соединены с делителоч напряжения и датчиксм потока, а его выход иепосредственно и черед последовательно соединенные клвчевую Т-обраэиую схему и первый усилитель подключен к входам системы регулирования ЭДС электродвигате ля, и выход датчика ЭДС к входу регулятора постоянства ЭДС, выход которого соединен с входом регулятора потока. .

На чертеже представлена схема устройства.

В электроприводе двигатель 1 постоянного тока соединен с систа 1ой 2 регулирования ЭДС и с системой 3 регулирования потока возбуждения.

В системе 2 регулирования ЭДС выход регулятора 4 частоты вращения соединен с BXO/IOM силового преобразователя 5, выходом подключенного к якорной обмотке двигателя 1. Первый вход регулятора 4 частоты вращения соединен с источником задания, а второй - с выходом датчика 6 ЭДС.

Выход регулятора 7 потока соединен с входом преобразователя 8, выходом подключенного к обмотке возбуждения двигателя 1. Первый вход регулятора 7 потока соединен с выходом регулятора 9 постоянства ЭДС; входом соединенного с выходом датчика б ЭДС а второй вход - с выходом датчика 10 потока. Входы усилителя 11 с односторонним ограничением подключены к ВЫХОДУ делителя 12. напряжения, напряжение которого пропорционально нсининальному потоку возбуждения, и к выходу датчика 10 потока, а его выход соединен непосредственно и через последовательно соединенные Т-образную ключевую схему 13, в диагональ которой включен транзистор 14, и усилитель 15 с входом регулятора 4 частоты вращения. Ваза транзистора 14 соединена с выходс датчика 6 ЭДС а коллектор - с общим выводом системы регулирования. Выход датчика б ЭДС, ;кррме того, подключен к входу регулятора-9 постоянства ЭДС, выход которого соединен с входом регулятора потрка. Тгобразная ключевая сх&ла 13 резисторы 16 и 17. i .

Способ осуществляется следующим

образом.

Абсолютное значение сигнала обратной связи увеличивают на величину, пропорциональную разности номинального потока двигателя и его текущего значения.

I , .

Знак дополнительного сигнала выбирают совпадаюа(им с знаком сигнала датчика ЭДС. Таким-образом,сигнал обратной связи изменяется во всем диапазоне частоты вращения, а не только до основной скорости, как в системах с обратной связью по ЭДС. Поэтому каждся 1у положению управляющего аппарата соответствуют и различные частоты вращения двигателя.

При этом поток возбуждения двигателя регулируют в функции разности модулей номинального и текущего значений ЭДС двигателя.

Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образец. Частота вращения ДО основной регулируется изменением напряжения системы 2 регулирования ЭДС при номинальном выходе системы 3 регулирования потока возбуждения. При иаменении частоты вращения в диапазоневыше основной напряжение системы 2 регулирования ЭДС остается практичес ки неизменным, а увеличение частоты вращения; достигается эа счет уменьшения напряжения системы регулирования, потока возбуждения. На входе введейногР усилителя 11 с односторонним ограничением сравниваются сигналы, поступакздие с выхода делителя 12, напря кёние которо го пропорционально но14инальному потоку возбуждения и с вйхода датчика 10 потока При Э двигателя, ,незначительно отличамяфейея от номинальной (95-98% ЕЙ), напряжение ре, гулятора 9 постоянства ЭДС начинает уменьшаться, уменьшая поток возбуждения двигателя 1. при уменьшений потока напряженяе на выходе Датчика 10 потока уменьшается и на вьосоде усилителя 11 появляется положительное напряжение, поступает на вход ключевой Т-Образной схемы 13 и на второй вхо регулятора 4 частота вращения. При направлений вращения двигате ля/ соответствующем положительному напряжению на выходе датчика 6 ЭЛС, сигнал с его выхода, поступающий на вход базы транзистора 14 Т-образной схайы 13, .открывает транзистор 14, замыкая т@4 самым ключевУ Т-образн схему 13. В этом случае на третий вход регулятора 4 частоты вращения приходит дополнительный положнтеяьный сигнал, а напряжение .с выхода усилителя 11 на вход,регулятора 4 частоты вращения не поступает. При отрицательном напряжении на выходе датчика 6 Э2$С ключевая Т-образная схема 13 открывается, и на четвертый вход регулятора 4 частоты вращения в дополнение к положительнсму напряжению усилителя 11 поступает отрицательное Напряжение усили теля 15, по абсолютной величине в два раза превьвоающее напряжение уси лителя 11. Таким образуя, к отрицательному на ряженшо датчика 6 ЭДС добавляется отрицательное напряжение усилителя IS, При ЭТСМ4 сумма сигналов со второго, третьего и четвертого входов регулятора 4 частоты вращения образует сигнал об ратной связи,пропоЕщиоиальный частот враще НИН,при скорости выше основной. В режиме стопорения в систолах с нёзависимьм регулированием потока при известном способе момент двигателя уменьшается в отношении кратности ослабления поля где М„ - номинальный момент двигате- ля М - мсмент двигателя при ослаб- ленном токе Пц - номинальная частота вращения;;Посл частота вращения при ослабленном поле. Если момент привода при осл(1блеи нОм поле меньше, чем момент статического сопротивления, .ивод не разгоняете. В этся случав отерат затратит время на повториое выполнение операции, уменышв при этом . нагрузку привода. . Сист «а регулирования ЭДС иеюет на входе задатчикинтенсивностк.; Затрата времени на повторную сюврацию, т.е. время изменения наприжения задания на выходе задатчикаиитенсивностй 6т задания пЬлной частоты вращения до нсжинальной и от номинальной до ПОЛНОЙ, согласно пред- лагаемсму способу не требуется. . Формула изобретения 1, Способ двухзонного регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока. Согласно которому сравнивают напряжение задания и напряжение обратной связи по ЭДС электродвигателя, в зоне до основной частоты вращения изменяют напряжение на зажимах якоря электродвигателя в функции разности упомянутшс напряжений и поддёсживают поток возбуждения электродвигателя на иомйнального а при частоте вращения валае основной сргшнивают номинальное зна чение потока с его Действительйыл значени 4 и регулируют потсж возбуждения электродвигателя , 6 т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повы-шения быстродействия в режиме стопорения, увеличивают абсолютное значение напряжения обратной связи по ЭДС на величину, пропорционал1 ную полученной разности номинального значения потока и его действительного значения, прич знак допоАнитеАьйого напряжения устанавливают совпадающю со знаком действительного значения ЭДС, определяют модули нЬмйиаяьногр и действительного значений . .2, Устройство для реализащш способа по п. 1, содержащее систему регулирования ЭДС электродвигателя, снабженную выводами для подклочеиия . к якорной обмотке электродвигателя, к входу указанной cиcтe ::I подключены источник задания и выход датчика ЭДС, систему иезависгаюго регулирования потока с регулятором потока и подключеиюм к его входу датчиком потока, при этом выход системы регулирования эда соединен с якорной О&юткой электродвигателя, а выход

системырегулирования потока с обмоткой возбуждения электродвигателя, отлнчающеес я тем, что, с целью повышения быстродействиял в режиме стопорения электропривода упрощения, в него введены два усилителя, делитель напряжения, пропорционального номинальному потоку, регулятор постоянства ЭДС, ключевая Т-образная схема, два плеча которой образованы резисторами, диагональ эмиттерной цепью транзистора, база которого соединена с выходом датчика ЭДС, а коллектор - с общим выводом системы регулирования, при один усилитель выполнен пропорциональным, а другой - пропорциональным с односторонним ограничением, причем входы второго усилителя соединены

с делителем напряжения и датчиком потока, а его выход непосредственно и через последовательно соединенные ключевую Т-образную схему и первый усилитель подключен к входам системы регулирования ЭДС электродвигателя, и выход дйтчика ЭДС подключен к входу регулятора постоянства ЭДС, выход iкоторого соединен с входом регулятора потока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Шипилло В.П. Автоматизирован-, ный вентильный электропривод. М,, энергия, 1969, с. 386-389.

2.Авторское свидетельство СССР по saHBke I 2523704/07,

кл. Н 02 Р 5/06, 1977.

aiHZH