SU1022273A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Description

гического элемента И, через второй пороговый элемент - с выходом первого блока выделени  модул  и через цепочку из диода, конденсатора, и порогового элемента - с выходе четвертого блока сравнени , входы которого подключены к выходам третьего и четвертого бликов выделени  модул , вход последнего из которых включён паралелльно обмотке добавочшлх плюсов и компенсационной обмотке, 9 выход логического элемента ИЛИ через третий пороговый элемент соединён с входом первого функционального преофазовател . 10 3 2. Электропривод по п. 1, о т л и чающийс  тем, что в него введены последовательно, соединенные блок сравнени , диод и блок задержки, а также автоматический выйлючатель с расцепителем , при этом входы введенного блока сравнени  соединены с выходами первого и второго блоков выделени  модул , а выход блока задержки, подключен к входу логического элемента ИЛИ, ылхоп которого соединён с расиепителем автоматического выключател .

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к управлению частотой вращени  электродвигателей посто нного изменением как напр жени  на  коре , так и тока возбуждени , и может быть применено; в электроприводе непрерывных прокатных и плющильных станов , волочильных станков, а также буровых и металлорежущих станков. У таких электроприводов диапазон регулировани  частоты враоюни  и мгновенна  мощность на валу- электродвигател  ограничиваютс  услови ми коммутации на коллекторе (уровнем искрени  под рабочими шетками) и услови ми коммутационной прочности коллектора (т.е. веро тностью возникновени  кругового огн ). Кроме того, у таких приводов отказ, в первую очередь, датчика частоты вращени  приводит к т желым авари м. Оба коммутационных ограничени  св заны с тем, что борьба с этими  влени ми в существующих констр кю х машин посто нного тока производитс  путем подавлени  искрени  и искажени  потеициальной диаграммы по коллектору при помоши обтекаемых током  кор  обмоток добавочных полюсов и компенсашюнной обмотки. Таким образом, в электрической маши не посто нного тока как бы существуют две системы автоматического регулировани  (САР) с регулированием по возмущению , которые обеспечиваю прсйесс коммутации, САР только по возмущающему фактору имеет ограниченный диапазон и точность регулировани , в особеиности в нелинейных системах с запаздыванием. а именно такие услови  существуют в электрической машине. Известен электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель, коллектор которого снабжен- дополнительными измерительными щетками., которые через блок нелинейности подключены к ограничени  и включенному в цепь обратной св зи регул тору частоты вращени . Добавочные полюса электродвигател  снабжены в 3T«vi-электропроводе корректирующей обмоткой, .подключенной к выходу усилител , входы которого соединены с измерительными щетками и блоком определени  скорости изменени  тока  ко Р  1. Известный электропривод не обеспечивает требуемой коммутациоиной прочности при глубоком регулировании величины магнитис о потока и защит при отказах датчика, так как в нем не преду) самат|швэетс  корректировка потенциальнсА диаграммы напр жений на коллекторе . Кроме того, наличие дополнительных измерительиь Х щеток, снимакщих малые капр51жеии , Шэ1зывает усложнение конструкции щеточного аппарата машины. Наиболее близким, к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  электропривод посто нного тока, содержащий регул тор частоты вращени . Последовательно соединенные регул тор тока  кор  и вентильный преобразователь, питающий  корь электро двигател  посто нного тока, снабженного последовательио соединенными KOMneilcaционной обмоткой и обмоткой добавочных полюсов, а также датчвкн частоты враще ни  и тока, подключенные к входам соответствующих регул торов, датчик напр жени  на  коре, диодный мост, корректирующую обмотку компенсационной обмотки , подключенную через усилитель и блок перемножени  к кыхоау (| нкдиональиого преобразовател  2П. Недостатками этого элёктрсшривода  вл ютс  недостаточна -надежность и ухудшенные услови  кю мутации, что обусловлено отсутствием корректировки маг нитного потока добавочных полюсов, необ ходимой при ту бокам X более 3:1+4:1) ослаблении магнитного потока, отсутствием корректировки токоограничёни  в ПИИ изменени  велнчн11ы потока, а также отсутствием зашиты при анормальных режимах электрьдвигател . Цель изобретени  - Повышение надежности и улучшение условий кс ь1мутации электродвигател . Указанна  цель достигаетс  тем, что в электропривод посто нного тока, содержаишй электродвигатель, регул тор частоты врашени , последсшательно соединенные регул тор тока  кор  и вентильный преобразовате/1ь. питакший  корь электро двигател  посто нного тока,снабженного последовательно соеднненшд кш компенсацн оПной ббмоткой и обмоткой добавочных полюсов, а также датчики частоты врашени  и тока подключенные к входам соответствующих регул торов, датчик напр жени  на  коре, зиодный мост, корректи рующую обмотку компенсационной обмотки , подключенную через уЪилнтвль и блок перемножени  к выходу первого функционального преобразовател , опера ционный усилитель, четыре функциональных преобразовател , четыре блока выделени  модул , четь1ре блока сравнени , логические алв1ментыИ и ИЛИ, усилитель с подключенной к нему корректирующей обмоткой добавочных полюсов, три пороговых элемента, два диода, регул тор напр жени  сравнени  и цепочка из диода конденсатора и порогового элемента, при этом операционный усилитель включен между выходом регул тора частоты врашени  и входом регул тора тока  кор  и в цепь его обратной св зи выводами переменного тока включен диодный мост, выводы посто нного тока которого coe-i динень с выходом регул тора напр жени  сравнени , входы которого подключены к второму и третьему функциональным преобразовател м , вход первого из которых соединен с датчиком напр жени  на  коре , а вход второго - с входом первого функционального преобразовател , который через первый диод соединен также с выходом первого блока сравнени , входы которето соединены с двум  блоками выделени  модул , первый из которых подключен к датчику частоты врашени , а второй - к датчику напрзхжени  на  коре , введенный усилитель соединен своим входом с выходом уп :м  нутрго блока перемножени , входы втсфого блока сравнени  соединешл с ютветственно с выходами регул тора тока  кор  и четвертого функционального преобразовател , соединенного входом с датчиком напр гжени , а выход указанного блока сравнени  - с одним из входов л   ического И, второй вход которого через перВ1Ый пороговый элемент подключен к выходу тре- тьего блока выделени  модул , входом соединенного с датчиком тока  кор  и входом блока перемн(кени , причем упом ну .тый выход третьего блока выделени  модул  вместе с выходом п того 4 кционального преобразовател , включенного параллельно выходу регул тора напр жени  сравнени , подключен к входу третьего блока сравнени , выход которого через второй диод св гю с одним из входов логического элемента ИЛИ, другие унокл которого соединены с выходом л ЯТ1ческого элемента И, через второй порОгстый элемент - с выходом первого блока выделени  модул  и цепочку из диода, конденсатора и порогового элемента - с выходом четвертого блока сравнени , входы которого подключены к ш 1Ходам третьего и четвертого блоков выделени  модул , вход последнего из которых включен параллельно обмотке добавочных полюсов и компенсационной обмотке , а выход логического элемента ИЛИ третий пороговый элемент соединен с входом первого функционального преобразовател . Кроме того, в электропривод введены последовательно соединенные блок сравнени , диод и блок задержки, а также автоматический выключатель с расцепителем, при ЭТ1 входы введенного блока сравненн  соединены с выходами первого и второго блоков выделени  модул , а выход блока задержки подключен к входу логического элемента ИЛИ, выход которотО соединен с расцепителем автоматического выключател . На чертеже изображена схема электропривода посто нного тока.

Электропривод посто нного тока содержит регул тор 1 частоты вращени , последовательно соединенные регул тор 2 тока  кор  и вентильный преобразователь 3, питающий  корь 4 электродвигател  посто нного тока , снабженного последовательно соединенными компенсационной обмоткой 5 и обмоткой 6 добавочных полюсов , а также датчик 7 частоты вращени  и датчик 8 тока  кор , подключенные к входам соответствукшйх регул торов 1 и 2,. датчик 9 напр жени  на  коре, диодный мост 10,,корректирующую обмотку 11 компенсационно обмотки 5, подключенную через усилитель 12 и блок 13 перемножени  к выходу 4 нкционального преобразовател  14, Между выходом регул тора 1 частоты вращени  и входом регул тора 2 тока  кор  включен операционный усилитель 15 и в цепь его обратной св зи выводами переменного тока В1мючен диодный мост 10, вывойы посто нного тока котсфого соединены с выходом регул тора 16 напр жени  сравнени , входы Kotoporo подключе- .ны к второму 17 и третьему 18 функциональным преобразовател м, вход первого из которых соединен с датчиком 9 напр жени  на  коре, а вход - с входом функционального преобразовател  14, который через диод 19 соединен также с выходом блока 20 сравнени , входы которого соединены с двум  блоками 21 и 22 выделени  модул , первый из которыК ) подключен к датчи у 7 частоты вращени , а второй - к датчику 9 напр жени  на  коре. Введенный усвлитепь 23

с корректирующей обмоткой 24 добавочных полюсов соединен своим входом с вы ходом блока 13 перемножени , входы вто рого блока 25 сравнени  с(динены coot ветственно с выходами рюгул тор 2 тока  кор  и четвертого фзгнюкнонального преобразовател  26, соединенного входом с датчиком 9 напр жени ,- а выход блока 25 сравнени  - с одним из догическогоэлемента И 27,-второй вход которого через первый пороговый элемент

28подключен к выходу третьего блока

29выделени  мoдyл i входом соединенного с датчиком 8 тока  кор  и входом блока 13перемножени , тгричем упсх  нутый выход блока 29 вьшелени  модул  вместе с выходом п toгo функционально

го преобразовател  ЗО гакаюченного параллельно выходу рвгу  тсф1а 16 напр  же ки  сравнени , поакдю1 1ен к входу третьего блока 31 сравнени , выход которого через дноД 32 св зен с одним из входов логического элементе ИЛИ 33, другие входы которого соединены с выходом логического элемента И 27., через второй пороговый Элемент 34 - с выходом блока 21 выделени  модул  и через цепочку из диода 35,- конденсатора 36 и порогового элемента 37 - с выходом четвертого блока 38 сравнени , входы которого подключены к выходам блока 29 и 39 вьщедени  модул , в.ход последнего из которых включен параллельно обмоткам 6 и 5 добавочных полюсов и компенсационной , а выход логического элемента ИЛИ 33 через третий пороговый элемент 4О соединен с входом функционального преобразовател  14,

Электропривод содержит также последовательно соединенные блок 41 сравнени , диод 42 и блок 43 задержки, а также автоматический выключатель 44 с расцепителем 45, .при этом входы блока 41 сравнени  соединены с выходами блоков 21 и 22 вьщелени  , а выход блока 43 задержки подключен к входу логического элемента ИЛИ 33, выход которого соединен с расцепителем 45 автоматического выключател  44.

Опера1ионнь1й усилитель 15, диодный мост 10, регул тор 16 напр жени  сравне1га  и функциональные преобразователи 17 и 18 образуют регул тор 46 максимального Toka. . :

Электропривод посто нного тока работает следующим образом.

При поступлении сигнала задани  по частоте вращени  на вход регул тора 1 частоты вращени  на его выходе по вл етс  сигнал,  вл ющийс  заданием на ток  кqp , необходимый дл  достижени  или поддержани  заданной частоты BjiafliemiH. Этот сигнал в случае, если это задание на ток  кор  определ ет ток, больший допустимого , ограничиваетс  по величине в регул т ре 46 максимального тока  ко .- . .

Сигнал с выхода регул тора 46 через регул тор 2 тока  кор  и вентильный преобразователь 3 приводит к форсиро ванному росту напр жени  на  коре 4 электродвигател  и тока  корн А цени. Этот т«ж вызывает по вление сигнала обратной св зи по току на выходе датчика 8 1чжа  кор . Воздейству  на вход регул тора 2 тока  кор , сигнал обратной св зи обеспечивает поддержание тока не выше заданного; уррвн .

Под действием тока  корь 4 раагон етс , что приводит к по влению сигнала на выходе датчика 7 частоты вращени  и выделителе 21 модул  сигнала. пропорционального частоте, вращени . Сиг нал с выхода датчика 7, воздейству  на вход регул тора 1 частоты вращени , вызывает снижение задани  на ток  кор , Разгон  кор  4 приводит также к росту напр жени  на нем и, следовательно, к росту сигнала на выходе датчика 9 напр жени  на и по влению сигнала пропорционального этому напр жению, на блоке 22 выделени  модул  сигнала. Сиг налы с выхода блока 22 выделени  модул  сигнала, пропорционального напр жению на  коре и блока 21- модул  сигнала, пропорционального частоте вращени , сравниваютс  щзи помсжци бпоков 2О и 41 сравнени .; Если сигнал с блока 22 выделени  модул  преш 1шает сигнал с блока 21 на величину, .большую допустимого уровн , по цепи; диод 42 блок 43 задержки - лексический элемент ИЛИ 33 формидгетс  сигнал на срабатывание расцепител  45 и аварийное отключение автоматического выключател  44, т.е. срабатывает зашита от нарушени   корной цепи. Превьпиение модулем сигнала на выходе блока 2-1 выделени  модул  сигнала на выхсше блока 22 при неизменном токе  кор  однозначно CBSIзано с величиной ослаблени  магичтногр потока. Поэтому этот сигнал с выхода диода 19 используетс  как дл  управлени  работой электродвигател , так и дл  формировани  сигналов на защитные отключени . С п( функционального преобразовател  14 (блока нелинейности) и &ioка 13 перемножени , к одному из входов которого подвод т сигнал с выхода датчика 8 тока  кор , формируетс  сигнал дл  корректировки магнитного пол  электродвигател . Этот сигнал дот1(лнительно обрабатывают при помощи усилителей 12 и 23 с учетом особенностей действи  компенсационной обмотки 5 и , обмотки 6 добавочных полюсов и подвод т соот .ветственно К к фректирующим магнитной поток обмотке 11 компенсациошиЛ обмот ки 5 и о& готке 24 добавочных полюсов. В результате корректируетс  действие ос новной компенсационной обмотки 5 и основной обмотки 6 добавочных полюсов в фуИкции величины магнитного потока глав иых полюсов и обеспечиваетс  инвариантность управлени  коммутационными процессе 1и . Сигнал с выхода блока 20 сравнени  при недопустимом ослаблении магнитного потока воздействует через пороговый эле мент 4О на вход логического элемента 10 3. ИЛИ 33 и обеспечивает аварийное отключение  кор  4 электродвигател  при нарушении системы регулировани  тока возбуждени  или - обрыве в цепи обмотки возбужДейи , Действие этой важной зашиты дл  достижени  необходимого дл  ответственных приводов уровн  надежное-. ти дублируетс  срабатыванием порогового элемента 34, осушествл кнаего защитное отключение электродвигател  при превышении модулем сигнала, пропорционального частоте вращени , дотустимого уровн . Регул тор 46 максимального тока ограничивает ток в функции параметров режимов, вли кшш.х на кс имутацию. Дл  этого к входам регул тора 16 напр жени  сравнени ,  вл ющегос  частью регул тора 46, подвод т с выхода датчика 9 напр жени  на  коре обработанный с помощью функци(шального преобразовател  17 (блока нелинейности) сигнал, пропортиональный нап р жению на  коре, и сигнал, функци0налы1О св занный с величиной магнитного потока и обработанный при помощи функционального преобразовател  18 (блок нелинейности). На выходе регул тора 16 получают сигнал подпора, который, воздейству  на выход noCTOsiHHoro тока диошю-мосто вой схемы 1О, преп тствует образованию дрПОЛ1Штельной сильной отрицательной св зи между входом и выходом операционного усилител  15 до достижени  сигналом задани  предельно допустимого уровн  тока  кор . При достижении предельного уровн  сигнал задани  на ток  кор  ограничивают , что ограничивает уровень искрени  на ко лект фе; Сигнал задани  на максимально допустимый ток  кор  с вы1хода регул тора 16 ограничивают с помошью функционального преобразовател  30(блока нелинейности) и на входе блока 31 сравнени  сравнивают с сигналом , на выходе блока 29 выделени  модул , пропорциональным модулю тока  кор  . При превышении сигналом, пропорциональным модулю тока  кор , сигнала, пропорционально максимально допустимому значению тока  кор  (что св зано с наруше ВИЯМИ САР тока  кор ), на выходе блока 31сравнени  по5Шл етсЕ сигнал, вызывак пий отключение преобразовател  3. При превышении модулем тока  кор  некоторого минимального уровн  возникает режим прерывистых токов; В этих услови х пороговый элемент 28 становитс  провод щим и на одном из входов логического элемента И 27 по вл етс  сигнал. При

91022273lO

превышении молулем сигнала на входена его выходе была равна сигналу на выпреобразовател  3 модул  сигнала на вы-ходе 15лока 29 выделени  модул . Тогда ходе датчика 9 напр жени , обработанно-после сравнени  сигналов на выходе блого функциональным преобразователем 26ков 39 и 29 с помощью блока 38 сравдл  учета нелинейности характеристики 5нени  на выходе диода 35 по вл етс  сигвход-выход преобразовател  3 на выхо-нал, пропорциональный перегреву обмоток де блока 25 сравнени , а следовательно, корной цепи, т.е. этот сигнал однозначна (Втором входе и выходе логическогоно св зан с нагревом обмоток  кор  4. элемента И 27 по вл етс  сигнал. ТакПри этом относительно быстро мен юшукак такое соотношение сигналов свиДе- составл ющую отфильтровывает контшьствует о нарушении работы преобра-денсатор 36. При опасном перегреве сразовател  3 (например, о неполнофазномбатывает пороговый элемент 37, что прирежиме ), то сигнал с выхода логического,водцт к отключению преобразовател  3 элемента И 27 воздействует на входТаким ; образом, обмотки  кор  4 и друлогического элемента ИЛИ 33- и вызыва- гие обмотки  корной цепи надежно запгает отключение преобразовател  3.шены от перегрева.

Сигнал, пропорциональный модулю падени  напр жени  на компдасац онной об-Технико-экономическими преимущестМОТК8 5 и обмотке 6 Добавочных полюсов ивами предлагаемого изобретени  по сраввыделениый блоком 39 выделени  модул , 20нению с известными  вл етс  улучшение

содержит две составл ющие, перва  изусловий коммутации и повьпиение надежкоторых , медленно мен юща с , пропор-ности электродвигател  за счет много-

циональна произведению тока  кор  на ве-кратного использовани  одних и тех же

личину активного сопротивлени , а вто-сигналов, полученных от -датчиков. Эти

ра  составл юща   вл етс  относительно 25сигналы используютс  дл  ограничени 

бистро мен ющейс  с частотой, большейрегулируемых величин, дл  сравнени  межнескопьких герц. Выбор коэффи1шентовду собой и выработки отключающих воз

передачи блока 39 выделени  модул действий, причем управл ющие воздейст .осуШествл ют таким образом, чтобы мед-ви  используютс  дл  управлени  процесленно мен юща с  составл юща  сигналасом коммутации на коллекторе.

Claims (2)

1. (54 ) (57 ) 1. · ЭЛЕКТРОПРИ ВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержаний электродвигатель, регулятор частоты вращения; последовательно соединенные регулятор тока якоря и вентильный преобразователь, питающий якорь электродвигателя постоянного тока, снабженного последовательно соединенными компенсационной обмоткой и обмоткой добавочных полюсов, а также датчики частоты Вращения и тока, подключенные к входам соответствующих регуляторов, датчик напряжения на якоре, диодный мост, корректирующую обмотку компенсационной обмотки, подключенную через усилитель и блок .перемножения к выходу первого функционального преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения условий коммутации электродвигателя, в него введены операционный усилитель, четыре функциональных преобразователя, четыре блока выделения модуля. Четыре блока сравнения, логические элементы И н ИЛИ, усилитель с подключенной к нему корректирующей обмоткой добавочных полюсов, три пороговых элемента, два диода, регулятор напряжения сравнения и цепочка иэ диода / конденсатора и порогового элемента, при этом операционный усилитель включен ^г между выходом регулятора частоты вращения и входом регулятора тока якоря и в цепь его обратной связи выводами переменного . тока включен диодный мост, выводы постоянного тока которого соединены с выходом регулятора напряжения сравнения, входы которого подключены к второму и третьему функциональным преобразователям, вход первого из которых соединен с датчиком напряжения на якоре, а вход второго — с входом первого функционального преобразователя, который через первый диод соединен также с выходом первого блока сравнения*, входы которого соединены с двумя блоками выделения модуля, первый иэ которых подключен к датчику частоты вращения, а второй - к датчику напряжения на якоре, введенный усилитель соединен своим входом с выходом упомянутого блока перемножения, входы второго блока сравнения соединены соответственно с выходами регулятора тока якоря и четвертого функционального преобразователя, соединенного входом с датчиком напряжения, .а выход указанного блока сравнения — с '.одним из входов логического элемента И, второй вход которого через первый пороговый элемент подключен к выходу третьего блока выделения модуля, входом соединенного с датчиком тока якоря и входом блока перемножения, причем упомянутый выход третьего блока выделения модуля вместе с выходом пятого функционального преобразователя, включенного параллельно выходу регулятора напряжения сравнения, подключен к входу третьего блока сравнения, выход которого через второй диод связан с одним иэ входов логического элемента ИЛИ, другие входы которого соединены с выходом ло>

   гического элемента И, через второй пороговый элемент - с выходом первого блока выделения модуля и через цепочку из диода, конденсатора, и порогового элемента - с выходом четвертого блока сравнения, входы которого подключены к выходам третьего и четвертого блбков выделения модуля, вход последнего из которых включён паралелльно обмотке добавочных плюсов и компенсационной обмотке, а выход логического элемента ИЛИ через третий пороговый элемент соединён с входом первого функционального преобразователя.
2. 2. Электропривод по π. 1, о т л и чающийся тем, что в него введены последовательно соединенные блок сравнения, диод и блок задержки, а также автоматический выключатель с расцепителем, при этом входы введенного блока сравнения соединены с выходами первого и второго блоков выделения модуля, а выход блока задержки подключен к входу логического элемента ИЛИ, выход которого соединён с расцепителем автоматического выключателя.