RU2011287C1 - D c electric motor drive - Google Patents

D c electric motor drive Download PDF

Info

Publication number
RU2011287C1
RU2011287C1 SU904841335A SU4841335A RU2011287C1 RU 2011287 C1 RU2011287 C1 RU 2011287C1 SU 904841335 A SU904841335 A SU 904841335A SU 4841335 A SU4841335 A SU 4841335A RU 2011287 C1 RU2011287 C1 RU 2011287C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
inputs
speed
controller
Prior art date
Application number
SU904841335A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Ильич Джус
Original Assignee
Николай Ильич Джус
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Ильич Джус filed Critical Николай Ильич Джус
Priority to SU904841335A priority Critical patent/RU2011287C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2011287C1 publication Critical patent/RU2011287C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y02P80/116

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: in given D. C. electric motor drive reduction of power losses is obtained by insertion of signal proportional to rotational speed into system of nonlinear conversion which takes into account consumption of reactive power. EFFECT: expanded application field in industrial mechanisms. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике. The invention relates to electrical engineering.

Известный электропривод [1] содержит последовательно соединенные выпрямитель, датчик тока, электродвигатель, тахогенератор, преобразователь в цепи обмотки возбуждения и нелинейный преобразователь. The known electric drive [1] contains a series-connected rectifier, current sensor, electric motor, tachogenerator, a converter in the field circuit and a nonlinear converter.

Недостаток устройства состоит в относительно низком КПД. The disadvantage of this device is the relatively low efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является электропривод постоянного тока [2] , содержащий электродвигатель, подключенный к тиристорному выпрямителю, последовательно соединенные блоки уставки, регулятор частоты вращения и регулятор тока, выход которого подключен ко входу тиристорного выпрямителя, датчики тока и частоты вращения, выходы которых подключены ко входам обратных связей соответственно регулятора тока и регулятора частоты вращения, возбудитель, выход которого подключен к выходам обмотки возбуждения электродвигателя. The closest in technical essence and the achieved results is a direct current electric drive [2], containing an electric motor connected to a thyristor rectifier, setpoint units connected in series, a speed controller and a current controller, the output of which is connected to the input of a thyristor rectifier, current and speed sensors, the outputs of which are connected to the feedback inputs of the current controller and speed controller, respectively, the pathogen, the output of which is connected to the outputs of the winding uzhdeniya motor.

Недостаток устройства состоит в относительно больших потерях энергии, так как не учитываются потери энергии в сети и прежде всего потери, вызванные потреблением реактивной мощности. The disadvantage of this device is the relatively large energy losses, since it does not take into account the energy losses in the network and, above all, losses caused by the consumption of reactive power.

Цель изобретения состоит в снижении потерь энергии. The purpose of the invention is to reduce energy loss.

Цель достигается за счет того, что в электропривод введен сумматор, выход которого соединен со входом возбудителя, блок воздействия в четвертую степень, квадратор, датчик потока и три умножителя, выход первого и второго из которых соединены со входами сумматора непосредственно, а третьего через квадратор, первый вход первого умножителя соединен с выходом блока возведения в четвертую степень, вход которого соединен с датчиком по току, первые входы которого и третьего умножителей соединены с выходом датчика потока и входом блока возведения в четвертую степень, второй вход третьего умножителя соединен с выходом датчика тока, вторые входы первого и второго умножителей соединены через соответственно первый и второй функциональные преобразователи со входом датчика частоты вращения, причем первый и второй функциональные преобразователи реализуют соответственно следующие функциональные зависимости
U1= a+ b ωd;
U2 =

Figure 00000001
, где ω- частота вращения;
a, b, d - константы;
ωо - частота вращения идеального холостого хода.The goal is achieved due to the fact that an adder is introduced into the electric drive, the output of which is connected to the exciter’s input, an exposure unit to the fourth degree, a quadrator, a flow sensor and three multipliers, the output of the first and second of which are connected directly to the inputs of the adder, and the third through a quadrator, the first input of the first multiplier is connected to the output of the fourth degree block, the input of which is connected to the current sensor, the first inputs of which and the third multiplier are connected to the output of the flow sensor and the input of the block the fourth degree, the second input of the third multiplier is connected to the output of the current sensor, the second inputs of the first and second multipliers coupled respectively through first and second function generators to the input speed sensor, said first and second function generators respectively implement the following functional relationships
U 1 = a + b ω d ;
U 2 =
Figure 00000001
where ω is the rotation frequency;
a, b, d are constants;
ω about - ideal idle speed.

Существенные отличия предложенного технического решения состоят в том, что учитывается составляющая потерь, связанная с перетоком реактивной мощности в сети. Как известно, потери энергии в сети пропорциональны реактивной мощности. В данном предложении производится учет этой составляющей энергии. Significant differences of the proposed technical solution are that it takes into account the loss component associated with the flow of reactive power in the network. As you know, the energy loss in the network is proportional to reactive power. This proposal takes into account this component of energy.

На чертеже приведена схема устройства. The drawing shows a diagram of the device.

Двигатель 1, датчик 2, тиристорный выпрямитель 3, регулятор 4 тока, регулятор 5 частоты и блок 6 уставки включены последовательно. Датчик 7 потока установлен рядом с обмоткой 8 возбуждения. Тахогенератор 9 соединен с регулятором 5 частоты, первым 10 и вторым 11 функциональными преобразователями, которые через умножители 12, 13 связаны с сумматором 14. Умножитель 15 через квадратор 16 связывает выход тахогенератора 9 и датчика 17 потока с входом сумматора 14. Выход последнего связан с возбудителем 17, соединенным выходом с обмоткой 8 возбуждения. Датчик потока 7 соединен также с блоком 18 возведения в 4-ю степень. Motor 1, sensor 2, thyristor rectifier 3, current controller 4, frequency controller 5 and setpoint unit 6 are connected in series. The flow sensor 7 is installed next to the field winding 8. The tachogenerator 9 is connected to the frequency controller 5, the first 10 and the second 11 functional converters, which are connected through the multipliers 12, 13 to the adder 14. The multiplier 15 through the quadrator 16 connects the output of the tachogenerator 9 and the flow sensor 17 with the input of the adder 14. The output of the latter is connected with the exciter 17 connected by the output to the field winding 8. The flow sensor 7 is also connected to the block 18 raising to the 4th degree.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Двигатель 1 работает с регулируемой частотой вращения. Регулирование частоты осуществляется изменением сигнала уставки, поступающим с выхода блока 6. Регулятор 5 сравнивает этот сигнал с действительным значением частоты, поступающим с выхода тахогенератора 9, и вырабатывает регулирующее воздействие на стабилизацию частоты. Этот сигнал через регулятор 4 поступает на управление тиристорным выпрямителем 3, изменяющим величину напряжения якоря. Этот канал регулирования (частоты) обладает высоким быстродействием. Наряду с этим имеется второй канал регулирования возбуждения. Этот канал обладает значительно меньшим быстродействием (на порядок). Поэтому работа этого канала проявляется в основном в установившихся режимах. Engine 1 operates at an adjustable speed. Frequency control is carried out by changing the setpoint signal received from the output of block 6. Regulator 5 compares this signal with the actual frequency value coming from the output of the tachogenerator 9 and generates a regulatory effect on the frequency stabilization. This signal through the controller 4 is fed to the control of a thyristor rectifier 3, which changes the value of the armature voltage. This control channel (frequency) has a high speed. Along with this, there is a second excitation control channel. This channel has significantly lower speed (an order of magnitude). Therefore, the operation of this channel is manifested mainly in steady-state modes.

Усилитель 14 устанавливает значение напряжения возбудителя 17, при котором электропривод работает с минимальными потерями электроэнергии. Для этого сумматор 14 имеет интегральные свойства (типа ПИ или И регулятора). The amplifier 14 sets the voltage value of the exciter 17, at which the drive operates with minimal loss of electricity. For this, the adder 14 has integral properties (such as a PI or AND controller).

Покажем условия, при которых достигается минимум потерь энергии. We show the conditions under which a minimum of energy loss is achieved.

Переменные потери энергии [2]
ΔP1= R

Figure 00000002
+ C
Figure 00000003
f(ω)U
Figure 00000004

и постоянные потери энергии
ΔP2= aΦ2+bωdΦ2+KMωn, где R - сопротивление якорной цепи;
М, Φ, ω- момент, поток и частота вращения двигателя;
С - коэффициент перевода реактивной мощнсти в потери энергии (С≈0,1-0,3 кВт/кВар);
b - коэффициент потерь в стали;
d= 1,2-1,5;
n - коэффициент механических потерь,
n≈1-1,5, a = R
Figure 00000005

Здесь RB - сопротивление обмотки возбуждения;
Figure 00000006
- тангенс наклона характеристики намагничивания;
f(ω) - зависимость относительной реактивной составляющей тока от напряжения якоря или что практически тоже от скорости.Variable energy loss [2]
ΔP 1 = R
Figure 00000002
+ C
Figure 00000003
f (ω) U
Figure 00000004

and constant energy loss
ΔP 2 = aΦ 2 + bω d Φ 2 + K M ω n , where R is the resistance of the anchor chain;
M, Φ, ω- moment, flow and engine speed;
C is the conversion factor of reactive power into energy loss (C≈0.1-0.3 kW / kVar);
b is the loss coefficient in steel;
d = 1.2-1.5;
n is the coefficient of mechanical loss,
n≈1-1.5, a = R
Figure 00000005

Here R B is the resistance of the field winding;
Figure 00000006
- the slope of the magnetization characteristic;
f (ω) is the dependence of the relative reactive component of the current on the voltage of the armature or, practically, also on speed.

U

Figure 00000007
- максимальное напряжение выпрямителя;
ωо - скорость идеального холостого хода двигателя при U
Figure 00000008
.U
Figure 00000007
- maximum voltage of the rectifier;
ω о - ideal idle speed of the engine at U
Figure 00000008
.

Например, для симметричного управляемого выпрямителя
f

Figure 00000009
+
Figure 00000010
= 1
Минимум потерь достигается при
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
, что достигается при
условии Φ4(a+bωd)-
Figure 00000014
-RM2= 0
. На выходе преобразователей 10 и 11 формируются сигналы U1= a+ bωd и U2=
Figure 00000015
соответственно. Усилитель 14 осуществляет решение последнего уравнения. В случае отклонения упомянутого равенства от нуля на выходе усилителя 14 появляется сигнал, который изменяет значение потока в сторону, вызывающую исчезновение неравенства нулю суммы входных сигналов. Таким образом благодаря нелинейному преобразованию сигнала в блоке 11, пропорционального напряжения или что тоже частоте вращения учитывается потребление реакционной мощности и связанные с ней потери энергии в сети. Благодаря этому снижаются суммарные потери энергии. (56) 1. Ильинский Н. Ф. и др. Энергосбережение в электроприводе. М. : Высшая школа, 1989, с. 90, рис. 81.For example, for a symmetrical controlled rectifier
f
Figure 00000009
+
Figure 00000010
= 1
The minimum loss is achieved when
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
what is achieved when
condition Φ 4 (a + bω d ) -
Figure 00000014
-RM 2 = 0
. At the output of the converters 10 and 11, signals U 1 = a + bω d and U 2 =
Figure 00000015
respectively. Amplifier 14 solves the last equation. In the case of a deviation of the said equality from zero at the output of the amplifier 14, a signal appears that changes the value of the flow to the side, causing the disappearance of the inequality to zero of the sum of the input signals. Thus, due to the nonlinear conversion of the signal in block 11, proportional to the voltage, or even to the rotational speed, the consumption of reaction power and the associated energy loss in the network are taken into account. Due to this, the total energy loss is reduced. (56) 1. Ilyinsky N. F. et al. Energy Saving in an Electric Drive. M.: High School, 1989, p. 90, fig. 81.

2. Лебедев Е. Д. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. М. : Энергия, 1980, с. 97. рис. 42. 2. Lebedev E. D. Control of valve DC electric drives. M.: Energy, 1980, p. 97. Fig. 42.

Claims (1)

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель, подключенный к тиристорному выпрямителю, последовательно соединенные блок уставки, регулятор частоты вращения и регулятор тока, выход которого подключен к входу тиристорного выпрямителя, датчики тока и частоты вращения, выходы которых подключены к входам обратных связей соответственно регулятора тока и регулятора частоты вращения, возбудитель, выход которого подключен к выводам обмотки возбуждения электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены сумматор, выход которого соединен с входом возбудителя, блок возведения в четвертую степень, квадратор, датчик потока и три умножителя, выходы первого и второго из которых соединены с входами сумматора непосредственно, а третьего - через квадратор, первый вход первого умножителя соединен с выходом блока возведения в четвертую степень, вход которого соединен с датчиком потока, первые входы второго и третьего умножителей соединены с выходом датчика потока и входом блока возведения в четвертую степень, второй вход третьего умножителя соединен с выходом датчика тока, вторые входы первого и второго умножителей соединены через соответственно первый и второй функциональные преобразователи с входом датчика частоты вращения, причем первый и второй функциональные преобразователи реализуют соответственно следующие функциональные зависимости:
Uф.п1 = a + b ωc,
U
Figure 00000016
=
Figure 00000017
,
где ω - частота вращения;
a, b, c - константы;
ω0 - частота вращения идеального холостого хода.
A DC electric drive containing an electric motor connected to a thyristor rectifier, a setpoint unit connected in series, a speed controller and a current controller, the output of which is connected to the input of a thyristor rectifier, current and speed sensors, the outputs of which are connected to the feedback inputs of the current controller and controller frequency of rotation, the pathogen, the output of which is connected to the terminals of the field winding of the electric motor, characterized in that, in order to increase the efficiency, input we have an adder whose output is connected to the exciter input, a fourth degree block, a quadrator, a flow sensor, and three multipliers, the outputs of the first and second of which are connected directly to the inputs of the adder, and the third through a quadrator, the first input of the first multiplier is connected to the output of the block fourth degree expansion, the input of which is connected to the flow sensor, the first inputs of the second and third multipliers are connected to the output of the flow sensor and the input of the fourth degree block, the second input of the third soybean multiplier dinene with the output of the current sensor, the second inputs of the first and second multipliers are connected through the first and second functional converters respectively to the input of the speed sensor, and the first and second functional converters respectively implement the following functional dependencies:
U f.p1 = a + b ω c ,
U
Figure 00000016
=
Figure 00000017
,
where ω is the rotation frequency;
a, b, c are constants;
ω 0 - ideal idle speed.
SU904841335A 1990-05-29 1990-05-29 D c electric motor drive RU2011287C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904841335A RU2011287C1 (en) 1990-05-29 1990-05-29 D c electric motor drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904841335A RU2011287C1 (en) 1990-05-29 1990-05-29 D c electric motor drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2011287C1 true RU2011287C1 (en) 1994-04-15

Family

ID=21522063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904841335A RU2011287C1 (en) 1990-05-29 1990-05-29 D c electric motor drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2011287C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4143280A (en) Control system for a tertiary winding self-excited generator
CA2034376A1 (en) Variable voltage control for an electric propulsion system
KR970069851A (en) Control device to control elevator AC motor with high driving efficiency
RU2011287C1 (en) D c electric motor drive
SU1467731A1 (en) Self-sufficient power unit
RU2069034C1 (en) Frequency-controlled induction motor drive
SU957403A1 (en) Asynchronous frequency-controlled electric drive
RU2821417C1 (en) Device for starting asynchronous motor from diesel generator plant
SU1485378A1 (en) Controllable electromachine dc-to-ac converter for powering inductional gyromotor
SU1711315A1 (en) Electrical drive
SU1603519A1 (en) Asynchronous-thyratron cascade
RU2115215C1 (en) Induction motor speed control technique
RU2262180C1 (en) Induction motor starting device
SU1513611A1 (en) Self-sufficient diesel-electric unit
RU2076448C1 (en) Method for electric drive control and device which implements said method
SU1617611A1 (en) Induction electric drive
SU1203681A1 (en) Adjustable-frequency a.c.drive
SU1750015A1 (en) Ac drive unit
RU1791952C (en) Device for control over asynchronous electric motor
RU2069032C1 (en) Induction motor drive
SU714607A1 (en) Device for damping oscillation in flexible coupling between motor and actuating mechanism
RU2065196C1 (en) Device for simulation of motor-pump-pipe system
JPS59113776A (en) Motor drive device by solar battery
JPS6022496A (en) High efficiency operating speed control system for ac motor
RU1830608C (en) Control of asynchronous electric drive