Pierwszenstwo: Opublikowano: 20.X.1966 52156 KI. 21 c, 59/01 MKP H 02 p C//& biblioteka! UKD Urzedu P«lenloWW ralskli) lncmKltHUj LiimlJ Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Ludger Szklarski, dr inz. Bogdan Fijalkowski, dr inz. Profir Degeratu Wlasciciel patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza (Katedra Elektrotech¬ niki Górniczej), Kraków (Polska) Uklad proporcjonalnej regulacji obrotów silnika pradu stalego, za¬ silanego przez sterowane przeksztaltniki Przedmiotem wynalazku jest uklad proporcjo¬ nalnej regulacji obrotów silnika pradu stalego, za¬ silanego przez sterowane przeksztaltniki rteciowe lub pólprzewodnikowe, majacy zastosowanie do napedów maszyn górniczych i hutniczych. Uklad ten pozwala na bezinercyjna proporcjonalna regu¬ lacje obrotów silnika w bardzo szerokim zakresie, na hamowamie ze zwrotem energii do sieoi zasila¬ jacej oraz na szybka zmiane kierunku obrotów.W wielu napedach elektrycznych jest wymaga¬ na plynna regulacja obrotów w szerokich grani¬ cach. W przypadku silnika pradu stalego, zasila¬ nego przez sterowane przeksztaltniki, regulacje obrotów od zera do znamionowych uzyskuje sie przez zmiane napiecia zasilajacego przy stalym strumieniu wzbudzenia, a powyzej obrotów zna¬ mionowych — przez zmiane strumienia wzbudze¬ nia przy stalym napieciu zasilania.W znanych ukladach regulacji obrotów silnika pradu stalego, zasilanego przez sterowane prze¬ ksztaltniki, nie uzyskuje sie proporcjonalnej zalez¬ nosci predkosci silnika, co jest ich powazna wada.Uklad wedlug wynalazku pozwala na uzyskanie plynnej regulacji obrotów w szerokich granicach przez co usuwa wady znanych ukladów regulacji obrotów i dzieki temu zapewnia najwiekszy mozli¬ wy zakres proporcjonalnej regulacji obrotów sil¬ nika pradu stalego, zasilanego przez sterowane przeksztaltniki rteciowe lub pólprzewodnikowe przez zmiane tylko jednego sygnalu sterujacego, 10 15 20 25 zwanego sygnalem predkosci zadanej i to zarówno przy zmianie napiecia zasilajacego jak i strumie¬ nia.Uklad wedlug wynalazku jest przedstawiony w przykladowym rozwiazaniu na rysunku.Uklad zawiera obwód glówny, skladajacy sie z silnika M obcowzbudnego pradu stalego, zasila¬ nego przez dwie grupy przeksztaltników l'a i l"a pojedynczo-anodowych, polaczonych przeciwrów- nolegle oraz w jedna grupe przeksztaltników le zasilajacych uzwojenie wzbudzenia silnika M.Z kolei transformator 2a w ukladzie 2 X 3-fazo- wym z wyrównywaczem fazowym zasila grupe przeksztaltników l'a i l"a, transformator 2e, zas w ukladzie 3-fazowym zygzakowym zasila grupe przeksztaltników le oraz dwa dlawiki 3 ograni¬ czajace prad wyrównawczy w obwodzie grupy przeksztaltników l'a i l"a. Obwód sterowany za¬ wiera trzy tranzystorowe elementy sterujace 4, tranzystorowy dzielnik 5 napiecia sterujacego, dwa tranzystorowe elementy 6 i 7 mnozace, element modulu 8 oraz element logiczny 9 zwany „wiek¬ szy niz". Poza tym uklad zawiera selsynowy ele¬ ment 10 zadajacy predkosc, potencjometr 11 i pradniczke tachometryczna 12, przekladnik pra¬ dowy 13 Halla lub bocznik oraz element 14 ko¬ rekcyjny strumienia.Przystepujac do regulacji wzbudza sie najpierw silnik M. Strumien wzbudzenia powinien byc staly i równy wartosci maksymalnej (# = const.). 52156¦? 52156 3 Potencjometr 11 dostarcza sygnalu stalego stru¬ mienia wysterowujac grupe przeksztaltników le przy pomocy sterujacego tranzystorowego elemen¬ tu 4e. W celu zapewnienia niezmiennosci strumie¬ nia porównuje sie sygnal zadajacy strumien UX z sygnalem rzeczywistym strumienia U#. Sygnal rzeczywisty strumienia U# otrzymuje sie z prze- kladnika pradowego Halla lub bocznika 13 poprzez element korekcyjny 14 strumienia.Element 14 jest generatorem funkcji. Sygnalem wejsciowym tego generatora jest napiecie propor¬ cjonalne do pradu wzbudzenia UIe, natomiast Tj sygflalejn wyjsciowym jest napiecie proporcjonal- f rie *do strumienia wzbudzenia U<5. Element 14 od¬ zwierciedla nieliniowy przebieg krzywej magneso¬ wania. Otrzymany z elementu 14 sygnal strumie¬ nia rzeczywistego U# zostaje podany na wejscie elementu sterujacego 4e poprzez element logicz¬ ny 9 „wiekszy niz".Regulacja obrotów silnika w zakresie od zera do znamionowych odbywa sie przez zmiane kata wy¬ chylenia wirnika bezstykowego elementu 10 zada¬ jacego predkosc. Na wyjsciu elementu 10 uzyskuje sie sygnal zadajacy predkosc U*£, wprost propor¬ cjonalny do kata 6. Sygnal zadajacy predkosc IW2 i sygnal strumienia rzeczywistego zostaja podane na wejscie mnozacego elementu 6, nato¬ miast sygnal predkosci rzeczywistej X5Q i sygnal strumienia rzeczywistego U# zostaja podane na wejscie mnozacego elementu 7. Iloczyny tych syg¬ nalów sa porównywane na wejsciu tranzystoro¬ wego dzielnika 5 napiecia sterujacego i wystero- wuja odpowiednia grupe przeksztaltników l'a lub l"a przy pomocy elementów sterujacych 4'a lub 4"a w zaleznosci od zadanego kierunku obrotów.Dzieki temu reguluje sie napiecie zasilajace uzwo¬ jenie twornika Ufl, a zatem i predkosc obrotowa Q silnika.Elementy sterujace 4a maja arkkosinusoidalna cha¬ rakterystyke kata opóznienia zaplonu aa w funk¬ cji napiec sterujacych U'c i U"c skutkiem czego napiecie zasilajace uzwojenia twornika Ua jest wprost proporcjonalne do napiecia sterujacego Uc.Pozwala to na proporcjonalna regulacje obrotów silnika.Podczas rozruchu do obrotów znamionowych mo¬ dul sygnalu wyjsciowego elementu 6, otrzymany na wyjsciu elementu modulu 8, jest mniejszy od sygnalu strumienia rzeczywistego, natomiast przy obrotach znamionowych jest on równy sygnalowi 20 strumienia rzeczywistego. Dlatego tez modul ilo¬ czynu nie zmienia wzbudzenia.Przy powiekszaniu obrotów powyzej znamionowych element 10 zadajacy predkosc zwieksza sygnal 9 U*42, modul zas sygnalu wyjsciowego elementu 6 stara sie w elemencie 8 przewyzszac sygnal U# i dziala na wejscie elementu sterujacego 4e, jako ujemne sprzezenie zwrotne oslabiajace strumien wzbudzenia silnika. Jednoczesnie maleje sygnal 10 U niz" i na wejsciach elementów mnozacych 6 i 7.Zmniejszenie sygnalu U# na wejsciu elementu mnozacego 6 jest kompensowane przez zwiekszenie sie sygnalu TJxQ a na wejsciu elementu 7 — 19 przez zwiekszenie sie sygnalu JJQ. Skutkiem tego podczas regulacji obrotów napiecie zasilania jest stale (P = const.), a sygnaly wyjsciowe elementów mnozacych 6 i 7 sa niezmienne. W ten sposób na¬ piecie zasilajace uzwojenie twornika Ua pozostaje niezmienne, a dalsza regulacja obrotów odbywa sie tylko przez zmiane strumienia wzbudzenia.Zmiane kierunku obrotów silnika uzyskuje sie przez zmiane polaryzacji sygnalu zadajacego pred¬ kosc V*Q. PL