CS205661B1 - Zapojení regulátoru stejnosměrného motoru s odbuzováním a řízeným proudovým omezením - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení regulátoru stejnosměrného motoru s odbuzováním a řízeným proudovým omezením.

Při regulaci otáěek stejnosměrných motorů je třeba často i snižovat budící proud motoru, aby bylo možno zvětšit rozsah otáěek motoru.

Dosud známé regulátory stejnosměrných motorů regulují otáčky motoru změnou napětí kotvy a po dosažení jmenovitého napětí kotvy se regulují otáčky odbuzováním motoru. Při obou těchto režimech regulace otáěek se nemění omezení proudu kotvy a je nastaveno s ohledem na minimální hodnotu budícího proudu. Při jmenovitém budícím proudu je omezení kotevního proudu nižší než povoluje výrobce. To má za následek, že změny otáček motoru jsou dynamicky pomalejší. Většina regulátorů, neumožňuje nastavení minimální a maximální hranioe budícího proudu a není vybavena nadřazenou elektronickou ochranou, která chrání motor proti poškození při poklesu budícího proudu;pod minimální hodnotu. Některé regulátory jsou vybaveny přídavnými obvody, které řídí omezení kotevního proudu v závislosti na budícím proudu anebo které slouží jako ochrana při odbuzení motoru. Tyto obvody jsou složité a drahé a nejsou součástí regulátoru otáček a dodávají se obvykle jako zvláštní přídavná zařízení.

.205 661

20S BB1

Je proto nutné vytvořit regulátor otáček stejnosměrných motorů, který by byl jednoduchý a levný, a který by zajišloval ochranu motoru při odbuzení a řídil omezení kotevního proudu v závislosti na budícím proudu. Tento problém řeší předložený vynález. Je to zapojení regulátoru stejnosměrného motoru s odbuzováním a řízeným proudovým omezením.

Zapojení sestává z regulátorů rychlosti, regulátoru napětí, regulátoru kotevního proudu,řízeného omezovače, bloku absolutní hodnoty, bloku necitlivosti, nastavitelného omezovače, regulátoru budícího proudu, nelineárního členu, čidel budícího a kotevního proudu, čidla napětí, taohogenerátoru, potenciometru a kotvy a buzení motoru. Jeho podstata spočívá v tom, že vstupní svorka je spojena se druhým vstupem regulátoru rychlosti. První vstup regulátoru rychlosti je spojen s tachogenerátorem. Výstup regulátoru rychlosti jě spojen se druhým vstupem regulátoru napětí. První vstup regulátoru napětí je q>ojen s čidlem napětí a se vstupem bloku absolutní hodnoty. Výstup bloku absolutní hodnoty je spojen se signálovým vstupem bloku necitlivosti. Nastavovací vstup bloku necitlivosti je spojen s běžcem prvního potenciometru. Výstup bloku necitlivosti je spojen se druhým vstupem nastavitelného omezovače. První vstup nastavitelného omezovače je spojen s běžcem třetího potenciometru. Třetí vstup nastavitelného omezovače je spojen s běžcem druhého potenciometru. Výstup nastavitelného omezovače je epojen s prvním vstupem regulátoru budícího proudu. Výstup regulátoru budícího proudu je spojen s buzením motoru přes čidlo budícího proudu. Výstup čidla budícího proudu je spojen se druhým vstupem regulátoru budícího proudu a se vstupem nelineárního členu. Výstup nelineárního členu je epojen s ovládaoím vstupem řízeného omezovače. Signálový vstup řízeného omezovače je spojen s výstupem regulátoru napětí. Výstup řízeného omezovače je spojen β prvním vstupem regulátoru'kotevního proudu. Výstup regulátoru kotevního proudu je spojen přes čidlo kotevního proudu s kotvou motoru. Ke kotvě motoru je paralelně připojeno čidlo napětí. Výstup čidla kotevního proudu je spojen se druhým vstupem regulátoru kotevního.proudu.

Zapojení je určeno k regulaci otáček stejnosměrného motoru, kde se otáčky motoru řídí změnou kotevního napětí a po dosaSení jmenovitého napětí na kotvě motoru se otáčky zvětšují odbuzováním motoru. Výhodou tohoto zapojení je, Se velikost omezení kotevního proudu motoru na tom je staticky a dynamicky závislá na velikosti budíoího proudu, to znamená,

Se čím menSí je budící proud motoru, tím menší je i proudové omezení motoru, které určuje maximální proud, protékající kotvou motoru. Hodnota maximálního kotevního proudu se tedy eniSuje při snižování budícího proudu. Další výhodou je, Se při úplném odbuzení a nebo při odbuzení pod povolenou mez je proudové omezení kotevního proudu automatloky nastaveno na nulovou úroveň a motorem neprotéká žádný kotevní proud. Zapojení je jednoduché a umožňuje přesně a v širokém rozsahu regulovat otáčky stejnosměrných motorů. Tímto zapojením se ohřáni kotevní obvod motoru při jeho odbuzování a současně se umožňuje maximálně využívat hodnoty omezení kotevního proudu v celém rozsahu odbuzování motoru. Zapojení dále umožňuje nastavení hodnoty minimálního a maximálního budícího, proudu a při překročení těohto mezních hodnot je px*oudové omezení kotevního proudu staženo na nulu, a tím je motor odstaven z provozu. Zařízení je možno realizovat z běžně dostupnýoh součástek.

205 661

Příklad zapojení podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkrese v blokován schématu.

Jednotlivé bloky tohoto zapojení je možno charakterizovat takto* Regulátor 2 ryohlostl je regulační obvod, který na základě porovnání požadovaná rychlosti, tj. eignálu na vstupní svorce 13 a skutečná rychlosti, tj· signálu taohogenerátoru 17 zadává požadovanou hodnotu - odchylka rychlosti kotevního napětí. Regulátor 2 rychlosti může být zapojen z operačníoh tyristorových zesilovačů, odporů,'polovodičů i kondenzátorů. Regulátor £ napátí reguluje kotevní napátí motoru v závislosti na skutečná hodnotě napětí kotvy, která se měří čidlem 16 napětí· Regulátor £ napětí je.možno zapojit z operačních zesilovačů, odporů a diod. Řízený omezovač J je obvod s proporcionálním přenosím, u kterého je možno vnějším signálem ovládat velikost omezeni maximálního výstupního signálu. Řízený omezovač J může být zapojen z operačních zesilovačů, odporů a diod. Regulátor 2 kotevního proudu je obvod, který slouží k regulaci kotevního proudu motoru. Regulátor 2 kotevního proudu obsahuje vlastní regulační smyčku proudu a koncový člen pro napájení motoru. Regulátor 2 kotevního proudu může být zapojen z operačního zesilovače s Pí přenosem a jako konoový člen může být použit reverzační tyrlstorový měnič. Blok 2 absolutní hodnoty je obvod, který převádí vstupní signál, jenž může být obou polarit, na signál jedné polarity, přičemž velikost signálů zůstane zaohována. Může být zapojen z integrovaných zesilovačů, odporů a diod. Blok 2 necitlivosti je obvod, který vykazuje necitlivost kolem nulového signálu. Pásmo, tj. velikost necitlivosti je možno řídit vnějším signálem. To znamená,, že pokud je vstupní signál menší než nastavená pásmo necitlivosti, je na výstupu bloku £ necitlivosti nulová napětí* Při větším vstupním eignálu výstupní napětí proporcionálně narůstá. Blok,6 necitlivosti může být zapojen z operačního zesilovače s nelineární zpětnou vatbou z diod a odporů. Nastavitelný omezovač J je obvod, u něhož je možno vnějšími signály měnit omezení maximálního a minimálního výstupního napětí. Omezení maximální a minimální hodnoty vstupního eignálu je. možno nastavovat samostatně potenoiometry 11 a 12. Výstupní signál bloku J necitlivosti se může pohybovat pouze v pásmu minimálního a maximálního vstupního napětí bez ohledu na velikost vstupního signálu. Tím je zaručeno, že požadovaná hodnota budicího proudu nepřekročí minimální a maximální hodnotu. Nastavitelný omezovač 2 může být zapojen z operačníoh zesilovačů, odporů a diod. Regulátor 8 budícího proudu je óbved, který reguluje velikost budíoího proudu motoru. Tento blok obsahuje vlastní regulační smyčku budícího proudu a konoový výkonový člen pro napájení budíoího obvodu motoru. Regulátor 8 budícího proudu může být zapojen z operačního zesilovače s Pl vazbou a jako koncový člen je možno použít nereverzační tyrlstorový měnič. Nelineární člen 2 J· zesilovač, který má nelinární přenos, tzn. závislost výstupního signálu na vstupním je nelineární, jako např. je závislost budicího toku na budíoím proudu motoru. Nelineární člen 2 může být zapojen pomooí operačního zesilovače s nelineární zpětnou vazbou utvořenou z odporů a diod. Čidlo 14 budíoího proudu a čidlo 1S kotevního proudu jeou čidla, která slouží ke galvanickému oddělení a měření budíoího á kotevního proudu motoru. Jako tato čidla mohou být použity bočníky s převodníkem a nebo magnetioké zesilovače. Čidlo 16 napětí je obvod, který slouží k měření a galvanlokámu oddělení kotevního napětí motoru. Čidlo 16 napětí jo možno zapojit z pře205 081 vodníku signálu & odporového dělič·. Taohogenerátor 17 je zařízení pro měření otáček motoru. Jako taohogenerátor 17 je možno použít ss taohodynamo. Vstupní svorka JL3 je zapojena ee druhým vstupem lg regulátoru 2 rýohlosti. První vstup 1^ regulátoru 1 rýohlosti je spojen s taohogenerátorem 22· Výstup 2^ regulátoru 2 rýohlosti je zapojen se druhým vstupem regulátoru 2 napětí. První vstup 2χ regulátoru 2 napětí je spojen e čidlem 26 napětí a se vstupem bloku 2 absolutní hodnoty. Výstup 2₂ bloku Jj absolutní hodnoty je spojen se signálovým vstupem bloku £ necitlivosti. Nastavovací vstup bloku £ <neoitlivostl je spojen s běžoem prvního potenolometru 28· Výstup bloku £ neoitllvostl je spojen se druhým vstupem J₂ nastavitelného omezovače J. První vstup Zy nastavitelného omezovaěe 2 je spojen s běžoem třetího potenolometru 22· Xřeti vstup 2$ nastavitelného omezovaěe 2 J·* spojen · běžoem druhého potenolometru 21· Výstup 2+ nastavitelného omezovače 2 j® spojen s prvním vstupem regulátoru £ budícího proudu. Výstup JBf regulátoru £ budícího proudu jo spojen přes čidlo 14 budíoího proudu 24 ® buzením 29 motoru. Výstup Sídla 2á budícího proudu jo spojen so druhým vstupem £g regulátoru £ budíoího proudu a so vstupem nelineárního Sienu Výstup nelineárního Sienu 2 je spojen s ovládacím vstupem J₂ řízeného omezovače 2· Vstup 2j řízeného omezovače j jo spojen s výstupem 2j regulátoru 2 napětí· Výstup 2j řízeného omezovače 2 j® spojen s prvním vstupem regulátoru 4 kotevního proudu. Výstup 4₃ regulátoru 4 kotevního proudu je spojen přes Sídlo 15 kotevního proudu s kotvou 1S motoru. Ko kotvě 18 motora jo paralelně zapojeno čidlo 16 napětí. Výstup Sídla 15 kotevního proudu je spojen se druhým vstupem 4₉ regulátoru 4 kotevního proudu. Regulátor 2 rýohlosti reguluje otáčky stejnosměrného motoru na základě porovnání požadované hodnoty otáSek, ktorou udává signál na vstupní svoroe 29 soskutečnou hodnotou otáček,'kterou udává signál z tachogenerátoru 17. Odohylka rychlosti, tj. výstupní napětí regulátoru 2 rýohlosti, zadává na druhém vstupu 2g regulátoru 2 napětí požadovanou hodnotu kotevního napětí. Po porovnání se skutečnou hodnotou napětí, kterou udává signál Sidla 2fi napětí vzniká odohylka kotevního napětí. Odohylka kotevního napětí je úměrná výstupnímu napětí na výstupu 2-j regulátoru 2 napětí a zadává požadovanou hodnotu kotevního proudu přes řízený omezovaS J, který urSuje omezení maximální hodnoty kotevního proudu. Regulátor 4 kotevního proudu reguluje kotevní proud v závislosti na odohyloo napětí a tím 1 na odohyloe otáSek motoru. Výstupní signál čidla 16 napětí se vede dále přes blok £ absolutní hodnoty, který signál usměrňuje na signálový vstup 6^ bloku 4 necitlivosti. Je-li napětí na kotvě motoru větěí než předem nastavená necitlivost kolem nuly, která se nastavuje na nastavovacím bloku J neoitllvostl prvním potenolometrem 10. potom vznikne na výstupu 63 bloku 6 necitlivosti signál, který začne snižovat budící proud, tím se zvětšují otáčky motoru, aniž je nutno zvětěovat napětí na kotvě 18 motoru, které je již na jmenovité hodnotě^ Tato hodnota se nastavuje velikostí necitlivosti bloku 6 neoitllvostl. Signál pro snížení budíoího proudu se vede přes nastavitelný omezovaS J na první vstup 8^ regulátoru 8 budíoího proudu. Budíoí napětí nastavitelného omezovaSe J se může pohybovat pouze v pásmu mezi minimálním napětím nastaveným druhým potenciometrem 11 a maximálním napětím nastavitelným třetím potenciometrem 12g, Tím se zaručuje, že budící proud nepřekroč! předem nastavenou maximální a minimální hodnotu budíoího proudu. Regulátor 8 budíoího proudu reguluje budíoí proud na základě

20S 661 porovnání signálu z výstupu 2^ nastavitelného omezovače 2 a signálu z čidla 14 budícího proudu. Tento signál se vede dále na vstup nelineárního členu 2 a po úpravě tímto nelineárním členem 2 skutečná velikost budícího proudu určuje i velikost proudového omezení kotevního proudu motoru, a to tak, že čím více se snižuje budíoí proud, tím víoe se snižuje proudové omezení. Tato závislost je nelineární, daná přenosem nelineárního členu 2*

Výnálezu se využije při regulaci otáček motorů, zejména u pohonu váloovaoíoh linek jako jsou např. moříoí linky.

Claims (1)

1. Zapojení regulátoru stejnosměrného motoru s odbuzováním a řízeným proudovým omezením sestávající se z regulátoru rychlosti, regulátoru- napětí, řízeného omezovače; regulátoru kotevního proudu, bloku absolutní hodnoty, bloku necitlivosti, nastavitelného omezovače, regulátoru budícího proudu, nelineárního členu, potenciometrů, čidel napětí, kotevního a budíoího proudu, taohogenerátoru a stejnosměrného motoru, vyznačující se tím, že vstupní svorka (13) je spojena se druhým vstupem (1) regulátoru (1) rychlosti, jehož první vstup (ip je spojen s taohogenerátorem (17) a výstup (lj) regulátoru (1) rychlosti, je spojen se druhým vstupem (2₂) regulátoru (2) napětí, jehož první vstup (2^) je spojen e výstupem čidla (16) napětí a se vstupem (5p bloku (5) absolutní hodnoty, jehož výstup (5₂) jé spojen se signálovým vstupem (6^) bloku (6) necitlivosti, jehož nastavovací vstup (6₂) je spojen s běžcem prvního potenciometrů (10) a výstup (63) bloku (6) necitlivosti je spojen se druhým vstupem (7₂) nastavitelného omezovače (7), jehož první vstup (7^) je spojen s běžcem třetího potenciometrů (12), a třetí vstup (7^) nastavitelného omezovače (7) je spojen s běžcem druhého potenciometrů (11) a výstup (7^) nastavitelného omezovače (7) je spojen s prvním vstupem (8^) regulátoru (8) budíoího proudu, jehož výstup (8^) je spojen s buzením (19) motoru přes čidlo (14) budíoího proudu, jehož výstup je spojen se druhým vstupem (8₂) regulátoru (8) budícího proudu a se vstupem (9j) nelineárního členu (9), jehož výstup (9₂) je spojen s ovládacím vstupem (3₂) řízeného omezovače (3), jehož signálový vstup (3j) je spojen s výstupem (2₂) regulátoru (2) napětí a výstup (3^) řízeného omezovače (3) je spojen s prvním vstupem (4^5 regulátoru (4) kotevního proudu, jehož výstup (4jj) je spojen přes čidlo (15) kotevního proudu kotvou (18) motoru, ke které je paralelně připojeno čidlo (16) napětí a výstup čidla (15) kotevního proudu je spojen se druhým vstupem (4₂) regulátoru (4) kotevního proudu.