PL67354B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano 28.11.1973 67354 KI. 21c,59/01 MKP H02p 5/50 Wspóltwórcy wynalazku: Ludger Szklarski, Bogdan Fijalkowski, Jerzy Cholewka, Wladyslaw Sikora, Andrzej Skalny, Mieczyslaw Stachura, Józef Strycharz, Borys Wasowicz, Janusz Zawilinski Wlasciciel patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanislawa Staszica, Kraków (Polska) Sposób regulacji predkosci obrotowej silników asynchronicznych i synchronicznych oraz uklad do stosowania tego sposobu i Przedmiotem wynalazku jest sposób regulacji predkosci obrotowej silników asynchronicznych i synchronicznych oraz uklad do stosowania tego sposobu, znajdujacy zastosowanie zwlaszcza do górniczych maszyn urabiajacych, przenosników, maszyn wyciagowych, kolowrotów, wentylatorów i pomp.Znany sposób automatycznego sterowania i re¬ gulacji predkosci silnika asynchronicznego polega na tym, ze zadana predkosc wybiera sie zadajni- kiem, z którego sygnal formowany integratorem jest porównywany z sygnalem rzeczywistej pred¬ kosci silnika, uzyskanym z pradnicy tachometrycz¬ nej. W wyniku tego porównania uzyskuje sie sygnal bledu, który zostaje przeksztalcony w re¬ gulatorze predkosci silnika na sygnal zadanej war¬ tosci pradu silnika. Sygnal zadanej wartosci pradu silnika zostaje porównany z rzeczywistym pradem silnika, a otrzymany sygnal bledu pradu zostaje przeksztalcony w regulatorze pradu i przeslany jedna galezia do regulacji napiecia, a druga do regulacji czestotliwosci napiecia.Znany uklad, sluzacy do wyzej opisanego spo¬ sobu automatycznego sterowania i regulacji pred¬ kosci silnika asynchronicznego, ma jedno z wejsc wezla sumacyjnego sygnalów predkosci, polaczone z tachopradnica a drugie wejscie wezla sumacyj¬ nego jest polaczone poprzez integrator z zadajni- kiem. Wyjscie wezla sumacyjnego sygnalów pred¬ kosci jest polaczone poprzez regulator predkosci 15 20 30 silnika z jednym z wejsc wezla sumacyjnego sy¬ gnalów pradowych. Drugie wejscie wezla suma¬ cyjnego sygnalów pradowych jest polaczone po¬ przez przekladnik pradowy z siecia zasilajaca, oraz poprzez przekaznik pradowy z jednym z wejsc elementu sterujacego.Wyjscie wezla sumacyjnego sygnalów pradowych jest polaczone z regulatorem pradu, którego jedno wyjscie jest polaczone z drugim wejsciem ele¬ mentu sterujacego, a drugie wyjscie regulatora jest polaczone poprzez konwertor z przeksztaltni¬ kiem, wlaczonym w obwód zasilania silnika. Wyj¬ scie sterownika jest polaczone z przeksztaltni¬ kiem, polaczonym z obwodem zasilajacym silnik.Inny znany sposób do sterowania i regulacji predkosci silnika asynchronicznego polega na tym, ze za pomoca sygnalu bledu pradu bedacego róz¬ nica sygnalu pradu zadanego i sygnalu pradu rze¬ czywistego silnika, oddzialywuje sie na predkosc silnika w zamknietym ukladzie regulacji, przez równoczesna regulacje czestotliwosci i napiecia zasilajacego silnik.Znany uklad do stosowania tego sposobu ma wezel sumacyjny sygnalów pradowych, polaczony z przekaznikiem pradowym zespolu i poprzez in¬ tegrator z zadajnikiem. Uchyb pradowy jest po¬ dawany z wezla, polaczonego poprzez regulator pradu silnika i przelacznik z nastepnym wezlem, który jest polaczony dodatkowo z pradnica tacho¬ metryczna zespolu. Przelacznik sluzy do rozlacze- 6735467354 mia regulatora pradu silnika od wezla sumacyj- nego sygnalów predkosci i dolaczenia do niego integratora, celem recznego sterowania predkoscia.Uchyb predkosci jest kierowany z wezla suma¬ cyjnego sygnalów predkosci polaczeniem przez regulator predkosci do konwertora napiecie/cze¬ stotliwosc zespolu. Wada tych ukladów jest to, ze przy niskich czestotliwosciach maleje moment obrotowy silnika, gdyz nie ma kompensacji spad¬ ku napiecia. Ponadto w ukladach tych zmiane kierunku obrotów uzyskuje sie tylko za pomoca przelacznika kierunku obrotów silnika.Celem wynalazku jest ciagla, automatyczna re¬ gulacja predkosci obrotowej silników asynchronicz¬ nych i synchronicznych oraz uklad, umozliwiajacy bezstykowy nawrót bez polaczen w obwodzie za¬ silania silnika a ponadto prace silnika przy ma¬ lych wartosciach pradu rozruchowego oraz ste¬ rowanie predkosci obrotowej kilku silników jed¬ noczesnie na przyklad tasmociagów lub samoto¬ ków.Cel ten Osiaga sie za pomoca sposobu, który po¬ lega na galwanicznym rozdzieleniu sygnalu bledu predkosci na sygnal zadanej wartosci czestotli¬ wosci i sygnal zadanej wartosci napiecia. Sygnal napiecia koryguje sie i porównuje sie z sygnalem rzeczywistej wartosci napiecia, a otrzymany z po¬ równania sygnal bledu zmienia sie na sygnal za¬ danej wartosci natezenia pradu. Sygnal ten po¬ równuje sie z sygnalem rzeczywistej wartosci natezenia pradu w celu uzyskania sygnalu bledu natezenia pradu. Sygnal ten reguluje posrednio napiecie zasilajace silnik, a przy równoczesnej re¬ gulacji czestotliwosci tego napiecia uzyskuje sie prace silnika lub silników przy stalym momencie obrotowym.Sygnal zadanej wartosci napiecia koryguje sie w celu kompensacji spadku napiecia, wystepuja¬ cego w obwodzie stojana silnika przy niskich czestotliwosciach. Sygnal wartosci rzeczywistej na¬ tezenia pradu otrzymuje sie z czlonu „wiekszy niz" jako najwiekszy z trzech sygnalów natezen pra¬ dów mierzonych na wejsciu prostownika w obwo¬ dzie pradu stalego i na wejsciu przemiennika czestotliwosci oraz na wyjsciu autonomicznego fa¬ lownika. Sposobem tym ustala sie kierunek wi¬ rowania silnika oraz dokonuje nawrotu jego obro¬ tów czlonem zawierajacym konwertor analogowo- -cyfrowy i rozdzielacz impulsów.Do stosowania tego sposobu wykorzystuje sie uklad, którego wyjscie sygnalu napieciowego re¬ gulatora predkosci jest polaczone poprzez czlon korekcyjny z jednym z wejsc wezla sumacyjnego sygnalów napiec. Drugie wejscie wezla sumacyj¬ nego laczy sie poprzez czlon pomiarowy napiecia z przekladnikiem napieciowym. Wyjscie wezla su- macyjnegO( jest polaczone poprzez regulator napie¬ cia z jednym z wejsc wezla sumacyjnego sygnalów pradowych, a drugie jego wejscie jest polaczone z czlonem „wiekszy niz". Wyjscie tego wezla su¬ macyjnego jest polaczone poprzez regulator na¬ tezenia pradu, przerzutnik fazowy z rozdzielaczem impulsów i poprzez wzmacniacz impulsów steruja¬ cych z prostownikiem. Trzy wejscia czlonu „wiek¬ szy niz" sa polaczone poprzez czlony pomiarowe 10 30 35 40 50 60 65 natezen pradu z przekladnikami pradowymi oraz. z bocznikiem.Sposób i uklad regulacji predkosci obrotowej wedlug wynalazku umozliwia prace silnika gór¬ niczej maszyny urabiajacej lub przenosnika bez przeciazen, zarówno podczas rozruchu jak i w czasie normalnej pracy. Umozliwia on uzyskanie wymaganej czestotliwosci i dokladna jej stabili¬ zacje, pozwalajac na regulacje amplitudy i czesto¬ tliwosci napiecia przemiennego w szerokim za¬ kresie. Czestotliwosc napiecia przemiennego nie zalezy od wielkosci obciazenia, gdyz dokladnosc stabilizacji czestotliwosci wynosi ±0,5%.Sposób i uklad wedlug wynalazku zapewnia optymalne wykorzystanie górniczych maszyn ura¬ biajacych i mocy silnika napedu, przy równo¬ czesnym uzyskaniu pozadanej granulacji urobku weglowego. Lagodny rozruch silnika eliminuje uszkodzenia, spowodowane obciazeniami dynamicz¬ nymi. Regulacja predkosci tasm przenosników w zaleznosci od aktualnego obciazenia nadawa, za¬ pewnia znacznie mniejsze zuzycie tasmy oraz me¬ chanizmów przenosnika i pozwala na realizowanie ciaglej odstawy urobku przy optymalnej wydaj¬ nosci urzadzenia.Sposób i uklad wedlug wynalazku umozliwia równiez prace silnika maszyny wyciagowej lub kolowrotu bez przeciazen podczas rozruchu w cza¬ sie jazdy z predkoscia ustalona i podczas hamo¬ wania, a ponadto tbezstykowy i szybki nawrót sil¬ nika. Dzieki ukladowi wedlug wynalazku uzyskuje sie takze regulacje predkosci obrotowej silników napedowych wentylatorów i pomp w zaleznosci od aktualnie wymaganej wydajnosci, ^co zapewnia optymalne przewietrzanie lub odwadnianie na przyklad kopalni.Zastosowanie aparatury o obwodach iskrobez- piecznych oraz silników asynchronicznych klatko¬ wych ulatwia produkcje elementów ukladu w wy¬ konaniu ognioszczelnym. Uzycie asynchronicznych silników klatkowych o malej opornosci wirnika to jest o sztywnych charakterystykach mechanicz¬ nych, pozwala w wiekszosci przypadków, gdy nie jest wymagana duza dokladnosc regulacji pred¬ kosci obrotowej, uniknac ujemnego predkosciowe- go sprzezenia zwrotnego, a zatem w ukladzie mozna eliminowac tachogenerator. W wielu ma¬ szynach górniczych, takich jak maszyny urabiajace, przenosniki, wentylatory i pompy mozliwym jest przelaczenie silnika bezposrednio do sieci zasila¬ jacej w razie uszkodzenia przemiennika czestotli¬ wosci wzglednie jego ukladu sterowania i regu¬ lacji.Uklad regulacji predkosci obrotowej wedlug wynalazku jest uwidoczniony w przykladowym rozwiazaniu na rysunku, który przedstawia jego schemat strukturalny i funkcjonalny.Indukcyjny zadajnik 1 jest polaczony z integra¬ torem wzglednie generatorem 2 funkcji trapezo- idalnej lub parabolicznej, który z kolei laczy sie z sumacyjnym wezlem A sygnalów predkosci obrotowych i regulatorem 3 predkosci obrotowej.W regulatorze 3 zaczyna sie tor regulacji napie¬ cia, oraz tor regulacji czestotliwosci. Tor regulacji napiecia zawiera korekcyjny czlon 4 sygnalu za-67354 danej bezwzglednej wartosci napiecia, polaczony poprzez sumacyjny wezel B napiec i regulator 5 napiecia oraz sumacyjny wezel C natezen pradu z regulatorem 6 natezenia pradu.Regulator 6 jest polaczony za posrednictwem czlonu 7, zawierajacego przesuwnik fazowy i roz¬ dzielacz impulsów sterujacych prostownika oraz przez wzmacniacz 8 impulsów sterujacych pro¬ stownika z prostownikiem R. Tor regulacji czesto¬ tliwosci zawiera czlon 9, skladajacy sie z konwer¬ tora analogowo-cyfrowego i rozdzielacza impul¬ sów sterujacych falownika, polaczony poprzez wzmacniacz 10 impulsów sterujacych falownika z autonomicznym falownikiem Al.Ponadto w sklad ukladu wchodzi tachogenera- tor T, polaczony z sumacyjnym wezlem A pred¬ kosci obrotowych i napieciowy przekladnik VT, polaczony poprzez pomiar owy czlon 11 z sumacyj¬ nym wezlem B napiec. Dwa pradowe przekladni- ki CT1, CT2 i bocznik HT sa polaczone poprzez pomiarowe czlony 12, 13 i 14 oraz czlon 15 „wiek¬ szy niz", z sumacyjnym wezlem C natezen pradu.Czlon 11 jest czlonem pomiaru napiecia, a czlony 12, 13 i 14 sa czlonami pomiaru natezenia pradu.Uklad jest umieszczony w obudowie, najkorzyst¬ niej przewoznej na szynach.Sposób regulacji predkosci obrotowej silników asynchronicznych i synchronicznych wedlug wy¬ nalazku polega na tym, ze predkosc obrotowa co silnika M, w zakresie od zera do wartosci zna¬ mionowej zmienia sie zarówno co do wartosci jak i znaku kierunku wirowania, przez wychylenie dzwigni sterowniczej indukcyjnego -zadajnika 1 o pewien kat, co powoduje pojawienie sie na wyj¬ sciu zadajnika sygnalu napieciowego, proporcjo¬ nalnego do kata wychylenia O dzwigni sterow¬ niczej.Sygnal ten zostaje podany na wejscie integra¬ tora lub generatora 2 funkcji trapezoidalnej lub parabolicznej, który decyduje o sygnale wartosci zadanej predkosci co*, zadajac czas rozruchu sil¬ nika. Dzieki temu unika sie zbyt gwaltownych zmian predkosci przy szybkim wychyleniu dzwigni sterowniczej, a ponadto realizuje sie wczesniej za¬ dany tachogram silnika. Sygnal zadanej wartosci predkosci co* zostaje w sumacyjnym wezle A sy¬ gnalów predkosci obrotowych porównany z sygna¬ lem wartosci rzeczywistej predkosci co, wytwo- rzonym przez tachogenerator T.Sygnal bledu predkosci obrotowej A oj wystero- wuje regulator 3 predkosci obrotowej, posiadajacy jedno wejscie i dwa nie polaczone ze soba gal¬ wanicznie wyjscia. Regulator 3 umozliwia jedno¬ czesna regulacje amplitudy i czestotliwosci wyj¬ sciowego przemiennego napiecia przemiennika FC.Kanal napieciowy regulatora 3, predkosci, regu¬ lujacy napiecie wyprostowane prostownika R, pra¬ cuje jako regulator PI lub PID, natomiast kanal czestotliwosciowy, regulujacy czestotliwosc wyj¬ sciowego przemiennego napiecia falownika Al, pracuje jako generator P.Sygnal wyjsciowy napieciowego kanalu regula¬ tora 3 predkosci zostaje podany na wejscie ko¬ rekcyjnego czlonu 4 sygnalu zadanej bezwzglednej wartosci napiecia. Czlon 4 jest generatorem fun- 10 15 25 30 50 55 60 keji, wytwarzajacym sygnal zadanej bezwzglednej wartosci napiecia U w funkcji wzmocnionego przez regulator 3 sygnalu bledu predkosci Aco i czestotliwosci przemiennego napiecia falownika Al. Sygnal zadanej wartosci napiecia U zostaje w sumacyjnym wezle B napiec porównywany z sygnalem rzeczywistej wartosci U, mierzonym za pomoca napieciowego przekladnika VT, pradu przemiennego i czlonu 11 pomiaru napiecia. Sygnal bledu wartosci napiecia AU wysterowuje regulator 5 napiecia, pracujacy jako regulator PI lub PID.Na wyjsciu regulatora 5 napiecia otrzymuje sie sygnal wartosci zadanej natezenia pradu I, który w sumacyjnym wezle C natezen pradu zostaje po¬ równany z sygnalem wartosci rzeczywistej nate¬ zenia pradu I, otrzymanym z czlonu 15 „wiekszy niz" i bedacym najwiekszym z trzech sygnalów natezen pradów. Sygnaly te sa mierzone na wej¬ sciu prostownika R za pomoca pradowego prze-v kladnika CT1 pradu przemiennego i czlonu 14 po¬ miaru natezenia pradu oraz w obwodzie pradu stalego przemiennika czestotliwosci FC za pomoca bocznika HT lub pradowego przekladnika pradu stalego i czlonu 13 pomiaru natezenia pradu, a po¬ nadto na wyjsciu autonomicznego falownika Al za pcmoca pradowego przekladnika CT2 pradu przemiennego i czlonu 12 pomiaru natezenia pradu.Sygnal bledu wartosci natezenia pradu Al ste¬ ruje regulator 6 natezenia pradu, pracujacy jako regulator PI lub PID, który z kolei steruje czlon 7, zlozony z przesuwnika fazowego i rozdzielacza impulsów sterujacych prostownika. Po wzmocnie¬ niu we wzmacniaczu 8 impulsy te reguluja war¬ tosc wyprostowanego napiecia prostownika R, a zatem i amplitude wyjsciowego przemiennego na¬ piecia falownika Al. Sygnal wyjsciowy czestotli¬ wosciowego kanalu regulatora 3 predkosci steruje czlon 9,* skladajacy sie z konwertora analogowo- -cyfrowego i rozdzielacza impulsów sterujacych fa¬ lownika Al.Impulsy te po wzmocnieniu we wzmacniaczu 10 reguluja czestotliwosc wyjsciowego przemiennego napiecia falownika Al. Konwertor analogowo-cyf¬ rowy decyduje równiez o kierunku wirowania sil¬ nika, zaleznie od znaku bledu predkosci. Dzieki temu nie trzeba dokonywac zadnych przelaczen w obwodzie zasilania silnika, gdyz nawrót odbywa sie bezstykowo. PL PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób regulacji predkosci obrotowej silników asynchronicznych i synchronicznych, polegajacy na porównaniu napieciowych sygnalów predkosci obrotowej zadanej i predkosci obrotowej rzeczy¬ wistej, przy czym otrzymany sygnal bledu pred¬ kosci, przeksztalcony na sygnal zadanej wartosci pradu jest porównywany z sygnalem rzeczywiste¬ go pradu silnika, w wyniku czego uzyskany sygnal bledu pradu oddzialywuje na predkosc silnika w zamknietym ukladzie regulacji przez równoczesna regulacje czestotliwosci i napiecia zasilajacego silnik, znamienny tym, ze sygnal bledu predkosci galwanicznie rozdziela sie na sygnal zadanej war¬ tosci czestotliwosci i sygnal zadanej wartosci na¬ piecia, który koryguje sie i porównuje z sygnalem67354 rzeczywistej wartosci napiecia, a otrzymany z po¬ równania sygnal bledu zamienia sie na sygnal zadanej wartosci natezenia pradu i porównuje sie go z sygnalem rzeczywistej wartosci natezenia pradu, w celu uzyskania sygnalu bledu natezenia pradu, sluzacego do posredniej regulacji napiecia zasilajacego silnik, przy czym z równoczesna re¬ gulacja czestotliwosci tego napiecia uzyskuje sie prace silnika lub silników przy stalym momencie obrotowym.

2. Sposób regulacji predkosci wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sygnal zadanej wartosci napie¬ cia koryguje sie, w celu kompensacji spadku na¬ piecia . wystepujacego w obwodzie stojana silnika przy niskich czestotliwosciach.

3. Uklad regulacji predkosci obrotowej silników asynchronicznych i synchronicznych do stosowa¬ nia sposobu wedlug zastrz. i—2, znamienny tym, ze indukcyjny zadajnik (1) jest polaczony poprzez integrator wzglednie generator (2) funkcji trapezo- idalnej lub parabolicznej i sumacyjny wezel (A) sygnalów predkosci obrotowych z regulatorem (3) predkosci obrotowej, przy czym z regulatora (3) odgalezia sie tor regulacji napiecia i tor regulacji czestotliwosci.

4. Uklad regulacji predkosci wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze tor regulacji napiecia zawiera korekcyjny czlon (4) sygnalu zadanej bezwzgled¬ nej wartosci napiecia, polaczony poprzez suma¬ cyjny wezel (B) napiec i regulator (5) napiecia oraz sumacyjny wezel (C) natezen pradu z regula¬ torem (6) natezenia pradu, który jest polaczony za posrednictwem czlonu (7), zawierajacego przesuw- nik fazowy i rozdzielacz impulsów sterujacych prostownika oraz poprzez wzmacniacz (8) impulsów sterujacych prostownika z prostownikiem (R). 8 10 20 25 30 35

5. Uklad regulacji predkosci wedlug zastrz. 3 i 4, znamienny tym, ze tor regulacji czestotliwosci zawiera czlon (9), skladajacy sie z konwertora analogowo-cyfrowego i rozdzielacza impulsów ste¬ rujacych falownika, polaczony poprzez wzmac¬ niacz (10) impulsów sterujacych falownika, z auto¬ nomicznym falownikiem (Al).

6. Uklad regulacji predkosci wedlug zastrz. 3— 5, znamienny tym, ze ma napieciowy przekladnik (VT), polaczony poprzez czlon (1.1) pomiaru napie¬ cia z sumacyjnym wezlem (B) sygnalów napiec oraz przekladniki pradowe CT1 i CT2 pradu prze¬ miennego, które sa polaczone poprzez czlony (14) i (12) pomiaru natezenia pradu i czlon (15) „wiek¬ szy niz" z sumacyjnym wezlem (C) sygnalów na¬ tezen pradu.

7. Uklad regulacji predkosci wedlug zastrz. 3— 8, znamienny tym, ze ma bocznik (HT) polaczony przez czlon (13) pomiaru natezenia pradu i czlon (15) „wiekszy niz" z sumacyjnym wezlem (C) sy¬ gnalów natezen pradu.

8. Odmiana ukladu wedlug zastrz. 3—6, zna- micr:ra tym, ze ma przekladnik pradowy pradu stalego w obwodzie pradu stcil?go przemiennika (PC) czestotliwosci, polaczony poprzez czlon (13) pomiaru natezenia pradu i czlon (15) „wiekszy niz" z sumacyjnym wezlem (C) sygnalów natezen pradu.

9. Odmiana ukladu wedlug zastrz. 3—3, dla przy¬ padków, gdy wymagana jest duza dokladnosc re¬ gulacji, znamienna tym, ze uklad zawiera tacho- generator (T), polaczony z sumacyjnym wezlem (A) sygnalów predkosci obrotowych.

10. Uklad regulacji predkosci wedlug zastrz. »3— 9, znamienny tym, ze calosc jest umieszczona w obudowie, najkorzystniej przewoznej na szynach. ™^r^~ e 1 \£*\ 11 $ * —*#- &»-(£ PZG w Pab., zam. 2008-72, nakl. 120+20 egz. Cena zl 10,— PL PL