Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.03.1974 69992 W. 21d',38 MKP- H02p 5/26 ubliotekaT UflCflfo P<*««^******** Twórcywynalazku: Leszek Kuropatwinski, Wlodzimierz Lukasiak, Ryszard Rogoszewicz Uprawniony z patentu tymczasowego: Centrum Techniki Okretowej, Gdansk (Polska) Elektryczny uklad napedowy Przedmiotem wynalazku jest elektryczny uklad napedowy z charakterystyka mechaniczna stalej mocy i charakterystyka stalego momentu hamujacego, majacy zastosowanie w napedach, w których wymagana jest praca ze stala moca, w szerokim zakresie zmian momentu obciazenia tj. 1 :3 oraz tam, gdzie korzystne jest hamowanie stalym nastawianym momentem z ograniczeniem maksymalnej predkosci obrotowej silnika, a zwlaszcza w napedzie wciagarki tralowej.Sa obecnie znane i powszechnie stosowane usprawnione uklady Ward — Leonarda do napedów wymagajacych regulacji predkosci obrotowej bez strat i z odzyskowym hamowaniem. W ukladach tych zadawanie predkosci obrotowej odbywa sie najczesciej przez zmiane opornosci wlaczonej szeregowo ze zródlem napiecia zasilajacego uzwojenie wzbudzenia pradnicy. Zakres pracy przy stalej mocy uzyskuje sie przez zastosowanie przeciwnego uzwojenia szeregowego w pradnicy i zgodnego z uzwojeniem obcym uzwojenia szeregowego silnika.Ograniczanie maksymalnego momentu silnika odbywa sie przez zastosowanie przekazników nadpradowych, które oddzialujac na styczniki powoduja obnizenie pradu wzbudzenia pradnicy. W nowszych zautomatyzowa¬ nych odmianach tych ukladów napedowych sterowanie pradem wzbudzenia silnika i pradnicy odbywa sie przez zastosowanie wzmacniaczy. W ukladach tych sila elektromotoryczna silnika jest utrzymywana na stalej wartosci przez regulator sterujacy wzmacniaczem regulujacym prad wzbudzenia silnika, przy stalej wartosci pradu tworni- ka utrzymywanej przez regulator pradu wzbudzenia pradnicy. Pozwala to na uzyskanie pracy przy stalej mocy z tym, ze zwiekszajacy sie moment obciazenia jest pokrywany calkowicie przez strumien magnetyczny silnika.Wada stosowanych obecnie usprawnionych ukladów Ward- Leonarda jest koniecznosc stosowania duzej ilosci styczników lub przeznaczonego do ciezkiej pracy nastawnika, niezbyt dokladne ograniczenie momentu maksymalnego oraz niewielki zakres pracy przy stalej mocy, a ponadto dodatkowe uzwojenia szeregowe w silni¬ ku i pradnicy zajmuja miejsce, a nie sa dostatecznie wykorzystane. Wada znanych zautomatyzowanych ukladów Ward- Leonarda jest to, ze koniecznosc pokrycia calego zakresu zmian momentu obciazenia, przy utrzymywa¬ niu stalej mocy, przez regulacje strumienia silnika prowadzi do powiekszenia wymiarów silnika.Celem niniejszego wynalazku jest zbudowanie elektrycznego ukladu napedowego, pracujacego ze stala moca w szerokim zakresie zmian momentu obciazenia, z prostym i dokladnym ograniczeniem maksymalnego momentu i maksymalnej predkosci obrotowej silnika, z hamowaniem odzyskowym przy stalym momencie hamujacym2 69 992 z mozliwoscia zmiany zakresu zadawanego momentu hamujacego, przy jednoczesnej zmianie maksymalnej predkosci obrotowej oraz z mozliwoscia awaryjnego zasilania silnika roboczego, przy czym uklad napedowy powinien odznaczac sie prostsza, bardziej zwarta i pewniejsza w dzialaniu budowa w porównaniu do istniejacych ukladów Ward — Leonarda.Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie elektrycznego*ukladu napedowego z zastosowaniem tyrystoro¬ wych prostowników zasilajacych uzwojenia silnika roboczego i pradnicy, z podawaniem poprzez regulator na sterownik prostownika pradnicy ujemnego sprzezenia zwrotnego proporcjonalnego do napiecia twornika oraz nieliniowego ujemnego sprzezenia zwrotnego zaleznego od pradu twornika. Nieliniowe sprzezenie zwrotne, zalez¬ ne od pradu twornika, jest uksztaltowane w taki sposób, ze wspóldzialanie tego sprzezenia z proporcjonalnym sprzezeniem napieciowym powoduje, zblizone do hiperboli, opadanie charakterystyki zewnetrznej pradnicy w zakresie od pradu wyznaczonego strefa nieczulosci do pradu sprzezenia zwrotnego ustalajacego maksymalna wartosc pradu. Prostownik silnika jest sterowany przez regulator, któremu zadawana jest wartosc takich pradów twornika, przy których to pradach pradnica pracuje ze stala moca. Dla pracy z regulacja momentu hamujacego na regulator napiecia jest podawany sygnal pradu twornika lub uciagu, przez szeregowo wlaczone z tym sygnalem zródlo napiecia, przy czym zmiany zakresu nastawiania momentu hamujacego z jednoczesna zmiana ograniczenia maksymalnej predkosci obrotowej uzyskujemy przez zmiane zadanego minimalnego pradu wzbudzenia silnika. < Sygnal proporcjonalny do napiecia twornika podawany jest na nieliniowe sprzezenie zwrotne ze strefa nieczu¬ losci. Sprzezenie to ogranicza maksymalna wartosc napiecia twornika. Zadawanie momentu lub uciagu odbywa sie tym samym sterownikiem co zadawanie napiecia. W przypadku przelaczenia silnika na zasilanie awaryjne, zamiast sprzezenia od napiecia twornika na regulator podany zostaje sygnal proporcjonalny do pradu wzbudze¬ nia. Jednoczesnie wyjscie ze styczników kierunkowych zostaje przelaczone ze wzbudzenia pradnicy glównej na uzwojenie wzbudzenia pradnicy awaryjnej. Dzieki temu sterowanie pradnicy awaryjnej odbywa sie tymi samymi elementami regulacyjnymi co i pradnicy glównej.Zbudowanie elektrycznego ukladu napedowego wedlug niniejszego wynalazku umozliwilo zmniejszenie apa¬ ratury sterujacej stosowanej do tego typu ukladów oraz pozwolilo zastosowac silniki i pradnice z klasycznych ukladów Ward — Leonarda przy znacznym powiekszeniu zakresu ich pracy przy stalej mocy. Zastosowanie hamowania stalym momentem lub uciagiem pozwala na czesciowe zautomatyzowanie procesu wydawania sieci we wciagarkach tralowych. Zastosowany uklad sterowania pradnica awaryjna pozwala na dodatkowe zasilanie silnika roboczego powiekszajac jedynie uklad o przelacznik twornika i wzbudzenia.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku na którym pokazano ideowy schemat elektryczny calego ukladu napedowego wciagarki tralowej. Uklad napedowy zbudowany jest z maszyn budowy klasycznej, to jest pradnicy glównej 1 i awaryjnej 2 oraz silnika roboczego 3. Do zasilania uzwojen wzbudzajacych pradnicy 1 i pradnicy 2 zastosowano prostownik tyrystorowy 4, a do zasilania uzwojenia wzbu¬ dzajacego silnika 3 zastosowano prostownik tyrystorowy 5. Do sterowania prostownikami 4 i 5 zastosowano odpowiednie uklady zaplonowe 6 i 7, przy czym na uklad zaplonowy 6 podawany jest sygnal z regulatora 8, który to reguluje napiecie pradnicy sterownikiem 9. Dodatkowo na regulator 8 podawane jest pradowe sprzeze¬ nie zwrotne poprzez zastosowany uklad 10 posiadajacy okreslona strefe nieczulosci dzialania oraz wlasnosc ograniczania maksymalnego pradu twornika pobieranego z przekladnika 11, przy czym sygnal z przekladnika pobiera sie bezposrednio lub posrednio przez odwracacz fazy 12. Wlaczanie lub omijanie odwracacza 12 dokonu¬ je sie stycznikami kierunkowymi 13 sterowanymi przez uklad logiczny 14, na który podawane sa sygnaly kierunku zadanej predkosci obrotowej z laczników 15 lub 16 oraz sygnal proporcjonalny do pradu wzbudzenia z czlonu 27. Dla utrzymywania pradu twornika na poziomie zadanym zastosowano regulator 17, który poprzez uklad zaplonowy 7 oddzialywuje na prostownik 5. Równolegle z regulatorem 17 wlaczony jest regulator 18, który przez czlon 19, utrzymuje minimalna wartosc pradu wzbudzenia silnika, natomiast dla ograniczenia maksy¬ malnego pradu wzbudzenia silnika zastosowano uklad nieliniowy20. Dla pracy ukladu*napedowego w warunkach hamowania zastosowano przelacznik pracy 21, po przelaczeniu którego sterownik 9 staje sie zadajnikiem mo¬ mentu hamujacego, oraz uklad 22 ustalajacy wartosc maksymalnego momentu hamujacego. Dla zmiany zakresu regulacji momentu hamujacego zastosowano przelacznik zakresu 23. Dla ograniczenia maksymalnego napiecia pradnicy zastosowano nieliniowy uklad 24. Dla przelaczenia na prace z pradnica awaryjna zastosowano przelacz¬ nik pradnic 25 i przelacznik 26, po przelaczeniu którego sterownik 9 staje sie nadajnikiem pradu wzbudzenia pradnicy awaryjnej. Dla dopasowania sygnalów pradu wzbudzenia i napiecia twornika do sygnalów sterowania zastosowano czlony 27. Na rysunku nie pokazano ukladu napedzajacego pradnice 1 lub 2 jako ogólnie znanego.Eteialanie elektrycznego ukladu napedowego przy pracy wyciagania wloka jest realizowane przez zasilanie wzbu¬ dzenia pradnicy glównej 1 z prostownika 4 oraz uzwojenia wzbudzenia silnika 3 z prostownika 5. Prostowniki 43 69 992 i 5 sa sterowane przez uklady zaplonowe odpowiednio 6 i 7. Na uklad zaplonowy 6 jest podawany sygnal z regulatora 8, który reguluje napiecie pradnicy 1 sterownikiem 9 poprzez zmiane wspólczynnika proporcjonal¬ nosci sprzezenia napieciowego. Dodatkowo na regulator 8 jest podawane nieliniowe sprzezenie zwrotne od pradu twornika poprzez uklad 10 posiadajacy nastawiona strefe nieczulosci oraz regulacje nachylenia charakterystyki, co pozwala na uzyskanie pracy pradnicy ze stala moca w okreslonym zakresie zmian pradu. W ukladzie 10 zastosowano równiez ujemne sprzezenie zwrotne ograniczajace maksymalna wartosc pradu twornika. Pomiar pradu twornika dokonuje sie za pomoca przekladnika 11 rozrózniajacego kierunek pradu. Dla dzialania sprzeze¬ nia pradowego w pierwszej i trzeciej cwiartce charakterystyki zewnetrznej, przedstawiajacej wartosc napiecia w zaleznosci od pradu, sygnal z przekladnika jest wlaczany bezposrednio lub przez odwracacz fazy 12 za pomoca styczników kierunkowych 13. Sterowanie styczników kierunkowych 13 odbywa sie za pomoca ukladu logicznego 14, na który sa podawane sygnaly kierunku zadanej predkosci obrotowej z laczników 15 lub 16 oraz sygnal proporcjonalny do pradu wzbudzenia pradnicy. Regulatorem 17 jest utrzymywana, na poziomie zadanym, stala wartosc pradu twornika. Regulator 17 oddzialuje na uklad zaplonowy 7, który steruje prostownikiem 5.Równolegle z regulatorem 17, poprzez czlon 19 jest wlaczony regulator 18 utrzymujacy minimalna wartosc pradu wzbudzenia silnika. Wartosc maksymalna pradu wzbudzenia ograniczana jest poprzez regulator 20. Dla przelaczenia ukladu na prace hamowania sluzy przelacznik pracy 21, po przelaczeniu którego sterownik 9 staje sie zadajnikiem momentu hamujacego. Uklad 22 sluzy wtedy do ustalenia maksymalnej wartosci momentu lub uciagu hamujacego, który wystepuje dla najmniejszego wychylenia sterownika 9. Dla pracy ukladu z pradnica awaryjna 2 przelacza sie przelacznik 26 na zasilanie uzwojenia wzbudzenia pradnicy 2 oraz przelacznik 25, przy czym sterownik 9 spelniac bedzie, w tym przypadku role zadajnika pradu wzbudzenia pradnicy 2. PL PL