SU1164853A1 - Электропривод переменного тока - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий асинхронный двигатель с фазньи ротором, в роторную цепь которого включен выпр митель, с выходом которого через сглаживающий дроссель св зан резистор, параллельно которому силовым входом подключен управл емый тиристорный коммутатор , выход которого св зан с источником посто нного напр жени , управл ющий вход управл емого тиристорного коммутатора подключен к выходу формировател  импульсов управлени  тиристорами, отличающийс  Тем, что, с целью снижени  динамических нагрузок, в него введены датчик тока, входом св занный с выходом выпр мител , датчик напр жени , св занньй с выходом выпр мител , блок управлени  с двум  входами и трем  выходами, п ть ключей с управл ющими входами, два потенциометра, соединенные неподвижными вьшодами взаимнопараллельно и подключенные между выводом источника посто нного напр жени  и общей точкой нулевого потенциала , пропорционально-интегральный ре- гул1 тор с трем  входами, генератор пилообразного напр жени , компаратор с двум  входами, выходом св занный с входом формировател  импульсов управлени  тиристорами, электромагнитное реле с замыкак цим и размыкающим кон . тактами, подвижные выводы которых соединены между собой и с первым входом блока управлени , неподвижный вьшод размьжающего контакта через резистор соединен с соответствующим вьшодом источника посто нного напр жени , неподвижный вывод замыкающего контакта соединен с общей точкой нулевого потенциала, катушка этого реле подключена между диум  фазными выводами обмотки статора асинхронного двигател , выход датчика напр жени  соединен с вторым входом блока управлени , первый выход которого соединен с управл ющими входами первого и второго ключей соответственно, второй выход блока управлени  соединен с управл ющим входом третьего ключа, подключенного параллельно цепи обратоь ной св зи пропорционально-интеграль 4 00 ного регул тора, выход которого соединен с одним из входов компаратора, сл с другим входом которого соединен со выход генератора пилообразного напр жени , третий выход блока управлени  соединен с управл ющими входами четвертого и п того ключей соответственно , выход датчика тока соединен с одним из входов пропорционально-интегрального регул тора, другие два входа которого через первый и четвертый ключи св заны с выводами движков двух потенциометров соответственно, а через второй и п тый ключи соединены с общей точкой нулевого потенциала .

Description

1,1 Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводах производственных механизмов при необходимости поддержани  посто нного крут щего моме::та на валу, в частности в электропгиводах намоточного аппарата волочильного стана, особенно дл  намотки на шпулю тонкой проволоки. Цель изобретени  - снижение динамических нагрузок и повышение за счет этого качества технологического процесса намотки. На фиг.1 приведена принципиальна  электрическа  схема устройства дл  управлени  асинхронным электроприводом намоточного аппарата волочильного стана; на фиг.2 - механические характеристики асинхронного электропривода; на фиг.З - принг.ипиальна  схема датчика напр жени  на фиг.4 принципиальна  схема блока управлени ; на фиг,5 - блок-схема датчика тока; на фиг.6 - принципиальна  схема включени  компаратора; на фиг.7 принципиальна  схема генератора пилообразного напр жени -, на фиг.З принципиальна  схема формировател  импульсов управлени  тиристорами управл емого тиристорного коммутатора; на фиг.9 - принципиальна  схема управл емого тиристорного коммутатора . Устройство дл  управлени  асинхронным двигателем с фазным ротором содержит коммутирующий аппарат 1 в цепи статора асинхронного двигател  2 с фазным ротором, В цепь ротора включен вьтр митель 3, выполнеиньш, например, по трехфазной мостовой схе ме Ларионова на диодах. На зажимы выпр мител  3 через сглаживающий дроссель Л включен в качестве регули руемого добавочного сопротивлени  ре зистор 5. Шунт 6, включен последова тельно с резистором 5 на выходе выпр мител  3. Параллельно резистору 5 присоединен силовой вход управл емого тиристорного коммутатора 7, к выходу которого подключен источник посто нного напр жени  8 через токоограничивающий резистор 9. Параллельно линейным зажимам статора асинхронного двигател  2 включе на катушка электромагнитного реле 10,55 размыкагаций контакт 11 которого присоединен через резистор 12 к источнику посто нного напр жени  и к первому 53 входу блока 13 управлени . Замыкающий контакт 14 включен между общей точкой нулевого потенциала и первым входом блока 13 управлени . Датчик 15 напр жени  входом соединен с зажимами выхода выпр мител  3. Выход датчика 15 напр жени  соединен с вторым входом блока 13 управлени , первый выход которого соединен с управл ющими входами ключей 16 и 17. Ключ 16 включен между движком потенциометра 18 задани  на пуск двигател  и резистором19, включенным на инвертирующий вход-пропорциональноинтегрального регул тора (ПИ-регул тора ) 20. Ключ 17 включен между резистором 21, включенным на инвертирующий вход пи-регул тора 20 общей точкой нулевого потенциала. Второй выход блока 13 управлени  соединен с управл ющим входом ключа 22, включенного параллельно цепи обратной св зи пи-регул тора 20. Третий выход блока 13 управлени  соединен с управл ющими входами ключей 23 и 24. Ключ 23 включен между движком потенциометра 25 задани  на режим намотки проволоки и резистором 21, включенным на инвертирующий вход ПИ-регул тора 20. Ключ 24 включен между резистором 19, включенным на инвертирующий вход пи-регул тора 20, и общей точкой нулевого потенциала. Выходные клеммы шунта 6 присоединены к входу датчика 26 тока, выход которого соединен через резистор 27 с инвертирующим входом ПИ-регул тора 20. С этим же входом соединен через ключ 16 и резистор 19 движок потенциометра 18 и через ключ 23 и резистор 21 движок потенциометра 25. Неинвертирующий вход пи-регул тора 20 через резистор 28. соединен с общей точкой нулевого потенциала. В цепи обратной св зи пи-регул тора 20 включены последовательно соедине.шые резистор 29 и конденсатор 30, параллельно которым подключен стабилитрон 31. Выход пи-регул тора 20 соединен с инвертируюпшм входом компаратора 32, неинвертирующий вход которого соединен с выходом генератора 33 пилообразного напр жени . Выход компаратора 32 подключен к входу формировател  34 импульсов управлени  тиристорами , выходы которого соединены с управл ющими электродами тиристоров 35 и 36 управл емого тиристорного коммутатора 7. На фиг.2 приведены механические характеристики ш(М) асинхронного электропривода (фиг.2), где по оси абсцисс откладьшаетс  электромагнитный вращающий момент двигател  М, по оси ординат скорость вращени  двигател  w. Механические характеристики 37 и 38  вл ютс  граничными при пуске электропривода, характерис тика 37  вл етс  начальной, а характеристика 38 - конечной. Все остальные характеристики реостатного управ лени  пуском, соответствующие уменьшению сопротивлени  резистора 5, располагаютс  между характеристикой 37, когда сопротивление резистора 5 максимально при пускеj и ,между характеристикой 38, когда сопротивление резистора 5 ранно нулю. Механические характеристики 39 и 40  вл ют с  граничными при режиме намотки про волоки на шпулю. Характеристика 39  вл етс  начальной и соответствует началу намотки и минимальному сопротивлению резистора 5. Характеристика 40  вл етс  конечной, соответствует окончанию режима намотки и максималь ному сопротивлению резистора 5 при режиме намотки. При намотке и перехо де от характеристики 39 к характерис тике 40 все множество существующих характеристик занимает промежуточное положение.. Датчик 1.5 напр жени  (фиг.З) содержит элемент сравнени  напр жени  на потенциометре 41, который соедине через вентиль 42 с выходом выпр мите л  3 и с источником 43 напр жени  за Дани  на переключение с конечной характеристики при пуске 38 на начальную при режиме намотки 39 через вентиль 44 и резистор 45. Зажимы резистора 45 через вентиль 46 и резистор 47 соединены с управл ющим входом оптронного ключа 48, который подключен к параметрическому стабилизатору напр жени , например, 3 В, состо щему из резистора 49 и стабилитрона 50, включенного параллельно с конден сатором 51, На фиг.4 приведена принципиальна  схема блока 13 управлени , который управл ет работой бесконтактных ключей 16, 17, 22, 23 и 24 и позвол ет автоматически выбирать необходимый режим работы электропривода, в том числе и режим намотки, и содержит преобразователь 52 напр жени  низкого уровн  в высокий, например с 5 до 15 В. Вход преобразовател  52 напр жени  низкого уровн  соединен с выходом датчика 15 напр жени , а выход с входом элемента НЕ 53. Выход элемента 53 включен на первьй вход элемента ИЛИ-НЕ 54, выход которого соединен с входом второго элемента ИЛИ-НЕ 55. На второй вход элемента 55 и на вход элемента НЕ 56 присоединены размыкающий контакт 11 и замыкающий контакт 14 электромагнитного реле 10. Выход элемента 55 соединен с вторым входом элемента 54, входом элемента НЕ 57 и входом преобразовател  58 напр жени  высокого уровн  в низкий, например с 15 до 5 В. Выход преобразовател  58 напр жени  соединен с входами ключей 16 и 17. Выход элемента НЕ 56 соединен с входом преобразовател  59 напр жени  высокого уровн  в низкий. Выход преобразо вател  59 напр жени  соединен с управл ющим входом ключа 22. Выход элемента 57 подан на вход третьего преобразовател  60 напр жени  высокого уровн  в низкий. Выход преобразовател  60 подан на управл ющие входы ключей 23 и 24, Между выходами преобразователей 58, 59 и 60 напр жени  и источником посто нного напр жени  (+5В) включены резисторы 61, 62 и 63 дл  согласовани  выходов преобразователей 58, 59 и 60 напр жени  и ключей 16, 17, 22, 23 и 24. Датчик 26 тока (фиг.5) содержит модул тор 64, вход которого соединен с шунтом 6, а выход присоединен к входу потенциального разделител  65. Выход потенциального разделител  65 присоединен к входу усилител  66, выход которого соединен с входом демодул тора 67. Выход демодул тора 67 соединен с входом усилител  68, выход которого образует выход датчика 26 и соединен с резистором 27 на инвертирующем входе ПИ-регул тора 20. Выход генератора 69 коммутирук цего сигнала соединен с вторыми входами модул тора 64 и демодул тора 67 соответственно . Компаратор 32 (фиг.6) выполнен на операционном усилителе.70 с источником 71 питани . Во входных цеп х компаратора 32 включены резисторы 12 и 73, на выходы - резисторы 74, 75 и ДИОД 76. Дл  коррекции работы операционного усилител  70 служит конденсатор 77, подключенный на его корре тирующие входы. Генератор 33 пилообразного напр  жени  (фиг.7), предназначенный дл  получени  опорного пилообразного на прйжени , например, с частотой ,500 Гц,, содержит операционный уснли тель 78 с источником 71 питани . Во входных цеп х усилител  78 включены резисторы 79 и 80, а в цепи обратной св зи - однопереходной транзистор 81 через конденсатор 82 и резис тор 83. Потенциометр 84 и резистор 85 предназначены дл  изменени  частоты выходного пилообразного напр жени . Дл  коррекции работы усилител  78 и- согласовани  входа к его корректи рующему входу и выходу подключены соответственно конденсатор 86 и резистор 87. Формирователь 34 импульсов управлени  тиристорами управл емого тиристорного коммутатора 7 (фиг.8) содержит два инвертирующих элемента НЕ 88 и 89, входы которых соединены с выходом компаратора 32. Выход инвертирующего элемента НЕ 89 соединен с входом инвертирующего элемента 90 дл  более устойчивой работы формировател  импульсов управлени . Выходы элементов 88 и 90 через конденсаторы 91 и 92 .соответственно , вентили 93 и 94 соединены с резистором 95 в цепи базы транзис тора 96,  вл ющегос  усилителем. В цепи коллектора транзистора 96 вклю чен резистор 97, в цепи эмиттер-база - потенциометр 98. Дл  смещени  между базой и движком потенциометра 98 включен резистор 99. Потенциомет , 98 подключен к параметрическому стабилизатору напр жени , состо щему из резистора 100 и стабилитрона 101. Коллектор транзистора 96 соедине с входом инвертирующего элемента 102. Выходы компаратора 32 и элемен та 102. подключены к входам элемента И 103, выход которого подключен на вход усилител  104 мощности. Выходы элементов 88 и 102 подклю чены к входам второго элемента И 105 выход которого подключен на вход второго усилител  106 мощности. Дл  подачи отрицательного смещени  на 1 36 базы усилителей 104 и 106 мощности служат резисторы 107 и 108. Между общей точкой нулевого потенциала и конденсаторами 91 и 92 через резистор 109 включены соответственно вентили 110 и 111. Выходы усилителей мощности 104 и 106 подключены к управл ющим электродам тиристоров 35 и 36 управл емого тиристорнего коммутатора 7 (фиг.7), который содержит основной тиристор 35, подключенный параллельно резистору 5 в цепи ротора (фиг.1), и узел искусственной коммутации, который со.стоит из вспомогательного тиристора 36, подключенного анодом через коммутирукнций конденсатор 112 к аноду тиристора 35, а катодом через дроссель 113 - к катоду тиристора 35. Параллельно тиристору 36 в обратном направлении подключен диод 114. Устройство дл  управлени  асинхронным двигателем с фазным ротором работает следующим образом. При включении коммутирующего аппарата 1 (фиг.1) начинаетс  разгон асинхронного двигател  2 с фазным ротором с заданным и посто нным по величине пусковым моментом Mj const от начальной.механической характеристики 37 к конечной 38 (фиг.2)-. После включени  коммутирующего аппарата 1 на выходе датчика 15 напр жени  (фиг.1 и 3) вместо логической 1 по вл етс  логический О, одновременно включаетс  электромагнитное реле 10. При этом замыкаетс  контакт 14 реле и размыкаетс  контакт 11 (фиг.1). На обоих входах блока управлени  13 по вл ютс  сигналы логического О (фиг.4). На первом выходе логического устройства 13 управлени  возникает единичный сигнал, на втором и третьем- нулевые. Единичным сигналом с первого выхода блока 13 замыкаютс  ключи 16 и 17 (фиг.1). С потенциометра 18 на инвертирующий вход пи-регул тора 20 через резистор 19 подан сигнал задани  на пусковой момент асинхронного двигател  2. Сигнал отрицательной обратной св зи по выпр мленному току ротора снимаетс  с шунта 6,усиливаетс  датчиком 26 тока и подаетс  на инвертирукнций вход ПИрегул тора 20 через резистор 27. Положение движка потенциометра 18 определ ет величину пускового момента, с

которым происходит разгон асинхронного двигател  2. Выбор величины пускового момента производитс  из услови  исключени  петлеобразовани , обрывов проволоки и удовлетворительной укладки первых витков проволоки на шпулю без проскальзьшани .

Ключ 17 подключает резистор 21 на входе пи-регул тора 20 к общей точке Нулевые сигналы второго и третьего выходов блока 13 управлени  обеспечивают размыкание ключей 22, 23 и 24. Ключом 23 размыкаетс  цепь задани  а второго потенциометра 25, ключом 24 размыкаетс  цепь соединени  резистоipa 19 с общей точкой, и при размыкании ключа 22 включаетс  цепь обратной св зи пи-регул тора 20.

Напр жение управлени  с выхода пи-регул тора 20 поступает на инвертирующий вход компаратора 32, на другой вход которого подаетс  опорное пилообразное напр жение от генератора 33. С выхода компаратора 32 (фиг.1 и 6) после вентил  76 (фиг.6) периодический сигнал пр моугольной формы и положительной пол рности поступает в схему формировател  34 импульсов управлени  (фиг.1 и 8) тиристорами 35 и 36 (фиг.1 и 9) управл емого тиристорного коммутатора 7. Величина напр жени  управлени  и определ ет скважность работы тиристора 35 (фиг.9) и соответственно величину регулируемого сопротивлени  резистора 5 в цепи ротора.

При разгоне асинхронного двигател  2 дл  поддержани  посто нства выпр мленного тока ротора и момента уменьшаетс  сопротивление в цепи ротора за счет увеличени  скважности работы тиристора 35.

По окончании разгона привода до скорости, величина которой выбираетс  положением движка потенциометра 41 в схеме сравнени  датчика 15 напр жени  (фиг.1 и 3), напр жение на выходе выпр мител  3 становитс  по величине меньше напр жени  задани  источника 43. На резисторе 45 (фиг.3 по вл етс  напр жение, которое подаетс  на вход оптронного ключа 48, в результате этого на выходе датчика 15 напр жени  (фиг.1 и 3) по вл етс  единичный сигнал, который поступает на второй вход логического устройства 13 управлени  (фиг.1 и 4). На первом выходе блока 13 вместо единичног

сигнала по вл етс  нулевой сигнал, на втором выходе сохран етс  нулевой сигнал, на третьем вместо нулевого по вл етс  единичный сигнал (фиг.4). Нулевой сигнал с первого выхода блока 13 обеспечивает размыкание ключей 16 и 17, единичныйсигнал с третьего выхода блока 13 - замыкание ключей 23 и 24 (фиг.1 и 4). В результате от пи-регул тора 20 отключаетс  потенциометр 18 и подключаетс  к нему потенциометр 25 (фиг.1), тем самым измен етс  задание ПИ-регул тору 20, вместо пускового момента поддерживаетс  неизменным момент, необходимый дл  режима намотки. На вход ПИ-регул тора 20 через резистор 21 теперь подаетс  напр жение задани  с потенциометра 25 (фиг.1). Положение движка потенциометра 25 и определ ет необходимую величину момента в режиме намотки проволоки на пщулю (фиг.1 и 2). В этом случае асинхронному двигателю 2 задаютс  механические характеристики: начальна  39 и соответствующа  концу режима намотки 40 (фиг.2) В процессе режима намотки с увеличением диаметра паковки при неизменном моменте уменьшаетс  скорость вращени  двигател  и шпули за счет увеличени  сопротивлени  в цепи ротора уменьшением скважности работы тиристора 35. Диапазон изменени  скорости определ етс  наибольшим диаметром паковки, который обычно увеличиваетс  в два раза, поэтому скорость вращени  двигател  2 и шпули уменьшаетс - при полной намотке шпули также в два раза.

1 При снижении скорости значение напр жени  на выходе трехфазного выпр мител  3 увеличиваетс  и становитс  больше напр жени  задани  источника 43 датчика напр жени  (фиг.З). На выходе датчика 15 напр жени  по вл етс  нулевой сигнал (фигоЗ и 4). Однако это не измен ет состо ни  выходов блока 13 управлени  до окончани  режима намотки вследствие запоминани  предьщущего состо ни  на двух элементах 54 и 55 (фиг.4).

По окончании намотки и выключении коммутирующего аппарата 1 двигатель останавливаетс  на обоих входах блока 13 управлени  (фиг.1 и 4) по вл ютс  единичные сигналы. На первый вход единичный сигнал поступает через замкнувшийс  размыкагаций контакт 11, и тем самым производитс  деблокировк ( сн тие) пам ти. На второй вход единичный сигнал поступает с выхода датчика 15 напр жени  (фиг.3). При этом на первом выходе блока 13 управлени  по вл етс  единичный сигнал на включение клю чей 16 и 17 (фиг.1 и 4). На втором выходе также по вл етс  единичный сигнал, который обеспечивает замыкание ключа 22 и соответственно цепи обратной св зи ПИ-регул тора 20. Напр жение управлени  на выходе ПИ-регул тора 20 равно нулю, скважность работы тиристора 35 минимальна, а сопротивление резистора 5 в цепи ротора максимальна. На третьем выходе блока 13 управлени  по вл етс  нулевой сигнал, которьй обеспечивает раз мыкание ключей 23 и 24, блок 13 управлени  находитс  в исходном состо  нии перед очередным включением. Управл емьш тиристорный коммутато 7 (фиг.1 и 9) работает следующим образом . При подаче управл кмцего импульса с выхода усилител  106 мощности (фиг.8) на тиристор 36 коммутирующий конденсатор 112 зар жаетс  по контуру: выпр митель 3 - дроссель 4 конденсатор 112 - тиристор 36 дроссель 113 - выпр митель 3. Выпр м ленный ток ротора замыкаетс  через резистор 5. Затем подаетс  импульс управлени  с выхода усилител  104 мощности (фиг.8) на тиристор 35 (фиг.9). Тиристор 35 открываетс  и закорачиваетрезистор 5 (фиг.1). Ток ротора начинает нарастать, по зкспоненциальному закону вследствие наличи  в цепи индуктивностисглаживающего дроссел  4. Одновременно происходит колебательный перезар д коммутирующего конденсатора 112 по контуру: тиристор 35 - дроссель 113 - диод 114. При последующей подаче управл ющего импульса на тиристор 36 и его открывании напр жение коммутирующего конденсатора 112 прикладываетс  в обратном направлении к тиристору 35, обеспечива  тем самым его закрывание. В цепь выпр мленного тока ротора вводитс  резистор 5, и ток ротора уменьшаетс . Ко1-1мутирующий конденсатор 112 снова перезар )(саетс , и далее процессы повтор ютс  в каждом из последующих режимов. Возможность управл ть процессом пуска и намотки за счет поддержани  посто нства необходимых и выбираемых заранее дл  каждого сорта проволоки пускового момента, момента режима намотки и уменьшающегос  с ростом диаметра паковки нат жени  значительно уменьшает осевые усили  от запасаемой в паковке энергии упругого раст жени  проволоки. Этим устран етс  причина возникновени  динамических перегрузок , привод щих к деформации бортов пуль и опорных подшипников, за счет его повьшаетс  качество технологиеского процесса намотки проволоки.

u

QJus.f

на(

%w

t ОтЗ

3S

фиг. г

0ml

t/«.5

K27

12

От 20 ОшЗЗ

16

К3

7 75

фиг.6

фиг. 7

фиг. 9

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, в роторную цепь которого включен выпрямитель, с выходом которого через сглаживающий дроссель связан резистор, параллельно которому силовым входом подключен управляемый тиристорный коммутатор, выход которого связан с источником постоянного напряжения, управляющий вход управляемого тиристорного коммутатора подключен к выходу формирователя импульсов управления тиристорами, отличающийся Тем, что, с целью снижения динамических нагрузок, в него введены датчик тока, входом связанный с выходом выпрямителя, датчик напряжения, связанный с выходом выпрямителя, блок управления с двумя входами и тремя выходами, пять ключей с управляющими входами, два потенциометра, соединенные неподвижными выводами взаимнопараллельно и подключенные между выводом источника постоянного напряжения и общей точкой нулевого потенциала, пропорционально-интегральный регулятор с тремя входами, генератор пилообразного напряжения, компаратор с двумя входами, выходом связанный с входом формирователя импульсов управления тиристорами, электромагнитное реле с замыкающим и размыкающим кон. тактами, подвижные выводы которых соединены между собой и с первым входом блока управления, неподвижный вывод размыкающего контакта через резистор соединен с соответствующим выводом источника постоянного напряжения, неподвижный вывод замыкающего контакта соединен с общей точкой нулевого потенциала, катушка этого реле подключена между двумя фазными выводами обмотки статора асинхронного двигателя, выход датчика напряжения соединен с вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, второй выход блока управления соединен с управляющим входом третьего ключа, подключенного параллельно цепи обратной связи пропорционально-интегрального регулятора, выход которого соединен с одним из входов компаратора, с другим входом которого соединен выход генератора пилообразного напряжения, третий выход блока управления соединен с управляющими входами четвертого и пятого ключей соответственно, выход датчика тока соединен с одним из входов пропорционально-интегрального регулятора, другие два входа которого через первый и четвертый ключи связаны с выводами движков двух потенциометров соответственно, а через второй и пятый ключи соединены с общей точкой нулевого потенциала.

   SU ....1164853

   1 164853