SU1684902A1

SU1684902A1 - Electric drive

Info

Publication number: SU1684902A1
Application number: SU884626747A
Authority: SU
Inventors: Игорь Владимирович Волков; Владимир Николаевич Исаков; Алексей Петрович Плугатарь; Анатолий Павлович Ращепкин; Владимир Александрович Крутилин; Игорь Владимирович Назарчук; Юрий Игоревич Васенин; Генадий Генадиевич Лосев
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср; Кировский завод по обработке цветных металлов
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1991-10-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электроприводах дл перемотки обрабатываемого материала. Целью изобретени вл етс упрощение и повышение эксплуатационной надежности. С этой целью в электроприводе каждый из ведомых электроприводов 2, 3 выполнен по типу асинхронно-вентильного каскада с асинхронными двигател ми 6, 12 с фазовыми роторами, неуправл емыми выпр мител ми 7, 8 и 13. 14, инверторами 9.15 и параметрическими стабилизаторами 10, 16тока в цеп х роторов асинхронных двигателей 6, 12 соответственно. Обмотка статора асинхронного двигател подключена к выходу параметрического стабилизатора 10 тока. В электропривод введен пропорциональный регул тор 17, входом соединенный с выходом задатчика линейной скорости, а выходом - с управл ющим входом инвертора 15. В электроприводе обеспечиваетс поддержание требуемого нат жени обрабатываемого материлаа 4 в разомкнутой системе, снижаетс трудоемкость изготовлени , монтажа и наладки электропривода. 1 ил. (Л СThe invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives for rewinding the processed material. The aim of the invention is to simplify and improve operational reliability. To this end, in the drive, each of the slave drives 2, 3 is made of an asynchronous valve cascade with asynchronous motors 6, 12 with phase rotors, uncontrolled rectifiers 7, 8, and 13. 14, inverters 9.15, and parametric stabilizers 10, 16 currents in rotor circuits of asynchronous motors 6, 12, respectively. The stator winding of the asynchronous motor is connected to the output of the parametric current stabilizer 10. A proportional controller 17 is injected into the drive, the input is connected to the output of the linear speed setter, and the output is connected to the control input of the inverter 15. The drive maintains the required tension of the processed material 4 in the open-loop system, reducing the laboriousness of manufacturing, mounting and setting up the drive. 1 il. (Ls

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к электроприводам, обеспечивающим требуемое нат жение и линейную скорость движени обрабатываемого материала в процессе его перемотки.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric drives, which provide the required tension and linear speed of movement of the material being processed during its rewinding.

Цель изобретени - упрощение и повышение эксплуатационной надежности.The purpose of the invention is to simplify and increase operational reliability.

На чертеже представлена функциональна схема электропривода.The drawing shows the functional diagram of the drive.

Электропривод содержит ведущий электропривод 1 и первый 2 и второй 3 ведомые электроприводы, выходные валы которых св заны через обрабатываемый материал 4. К входу ведущего электропривода 1 подключены выход задатчика 5 линейной скорости. Ведомые электроприводы 2 и 3 выполнены по типу асинхронно-вентильного каскада.The electric drive contains the leading electric drive 1 and the first 2 and second 3 driven electric drives, the output shafts of which are connected through the processed material 4. To the input of the leading electric drive 1, the output of the setpoint generator 5 is connected. Slave drives 2 and 3 are made by the type of asynchronous valve cascade.

Первый ведомый электропривод 2 содержит асинхронный двигатель 6 с фазным ротором, в цепи которого последовательно включены по цепи посто нного тока неуправл емые выпр мители 7 и 8 и инвертор 9. Выводы переменного тока неуправл емого выпр мител 7 соединены с выходом стабилизатора 10 тока, снабженного входами дл подключени к сети 11. Второй ведомый электропривод 3 содержит асинхронный двигатель 12 с фазным ротором, в цепь роторной обмотки которого последовательноThe first driven electric drive 2 contains an asynchronous motor 6 with a phase rotor, in whose circuits unmanaged rectifiers 7 and 8 and inverter 9 are sequentially connected along a DC circuit. The AC output of the unregulated rectifier 7 is connected to the output of the current stabilizer 10, equipped with inputs for connection to the network 11. The second driven electric drive 3 contains an asynchronous motor 12 with a phase rotor, in the circuit of the rotor winding of which sequentially

оabout

ОЭOE

4 Ю О4 Yu O

юYu

включены по цепи посто нного тока неуправл емые выпр мители 13 и 14 и инвертор 15. Выводы переменного тока выпр мител 13 соединены с выходом стзбализатора 16 тока, снабженного входом дл подключени к сети 11. Инверторы 9 и 15, ведущий электропривод 1,обмотка статора асинхронного двигател 12 снабжены выводами дл подключени к сети 11. Обмотка статора асинх- ронного двигател 6 первого ведомого электропривода 2 подключена к выходу параметрического стабилизатора 16 второго ведомого электропривода.connected to the DC circuit unmanaged rectifiers 13 and 14 and the inverter 15. The AC outputs of the rectifier 13 are connected to the output of the current balance 16, equipped with an input for connecting to the network 11. The inverters 9 and 15, the master drive 1, the asynchronous stator winding motor 12 is provided with leads for connection to mains 11. The stator winding of the asynchronous motor 6 of the first driven electric drive 2 is connected to the output of the parametric stabilizer 16 of the second driven electric drive.

Электропривод снабжен пропорциональным регул тором 17, выход которого соединен с управл ющим входом инвертора 15 в ооторной цепи второго ведомого электропривода 3. Вход пропорционального регул тора 17 соединен с выходом задат- чика 5 линейной скорости.The electric drive is equipped with a proportional regulator 17, the output of which is connected to the control input of the inverter 15 in the motor circuit of the second driven electric drive 3. The input of the proportional regulator 17 is connected to the output of the linear speed setpoint 5.

Электропривод работает следующим образом.The drive works as follows.

При включении питани напр жение сети 11 подаетс на входные зажимы ведущего электропривода 1, задающего линейную скорость V движени материала 4, и ведомых электроприводов 2 и 3. Управл ющее напр жение на выходе задатчика 5 скорости равно нулю. При этом вращающий момент на валу электропривода 1 отсутствует и линейна скорость V движени материала также равна нулю. Вращающие моменты Mi и М2 возникают на валах ведомых электроприводов 2 и 3 и направлены в противоположные стороны, тем самым создава нат жение материала. Обрабатываемый материал 4 находитс в нат нутом состо нии и остаетс неподвижным в случае, если т нущие усили со стороны электроприводов 2 и 3 уравновешивают друг друга Т нущие усили определ ютс величинами вращающих моментов Mi и М2 электроприводов 2 иЗ.When the power is turned on, the voltage of the network 11 is applied to the input terminals of the master drive 1, which sets the linear velocity V of the movement of material 4, and the slave drives 2 and 3. The control voltage at the output of the speed setpoint 5 is zero. In this case, the torque on the shaft of the electric drive 1 is absent and the linear velocity V of the material motion is also zero. The rotational moments Mi and M2 arise on the shafts of the slave drives 2 and 3 and are directed in opposite directions, thereby creating tension on the material. The material 4 to be processed is in the tensioned state and remains stationary in case the pulling forces from the actuators 2 and 3 balance each other. The pulling forces are determined by the torques Mi and M2 of the actuators 2 and 3.

Известно, что электроприводы 2 и 3 работают в режиме источника момента.It is known that electric drives 2 and 3 operate in the mode of the source of the moment.

Момент Mi электропривода 2 определ етс величиной тока параметрического стабилизатора 10 тока и величиной тока, ответвл ющегос в статорные обмотки двигател 6 от параметрического стабилизатора 16 тока.The moment Mi of electric drive 2 is determined by the current value of the parametric current stabilizer 10 and the amount of current branching into the stator windings of the motor 6 from the parametric current stabilizer 16.

Момент М2 электропривода 3 определ етс напр жением, приложенным к статор- ным обмоткам двигател 12, и величиной тока, ответвл ющегос в роторную цепь двигател 12 от параметрического стабилизатора 16 тока.The moment M2 of the electric drive 3 is determined by the voltage applied to the stator windings of the motor 12, and the amount of current branching into the rotor circuit of the motor 12 from the parametric current stabilizer 16.

Распределение тока параметрического стабилизатора тока 16 между статорными обмотками двигател 6 электропривода 2 иThe current distribution of the parametric current regulator 16 between the stator windings of the engine 6 of the electric drive 2 and

роторными обмотками двигател 12 элект- роприводва 3 может быть получено из следующей системы уравнений:The rotor windings of the motor 12 of the electric drive 3 can be obtained from the following system of equations:

ф 16 ф с2 Нф р 3f 16 f c2 Nf p 3

11ф с 2 1ф с 2 Zc.3;11ph with 2 1ph with 2 Zc.3;

Udu15 11ф с 2 + Udp3 83.Udu15 11ph with 2 + Udp3 83.

где |ф 16 - фазный ток на выходе параметрического стабилизатора 16 тока;where | f 16 - phase current at the output of the parametric stabilizer 16 current;

1фс2 фазный ток, ответвл ющийс в 0 статорные обмотки двигател 6 электропривода 2;1fs2 phase current, branching into 0 stator windings of motor 6 of electric drive 2;

1фрЗ фазный ток, ответвл ющийс в роторную цепь двигател 12 электропривода 3;1FrZ phase current, branching into the rotor circuit of the motor 12 of the electric drive 3;

5Уф с 2 фазное напр жение, возникающее на статорных обмотках двигател 6 электропривода 2;5 Uf with 2 phase voltage arising on the stator windings of the engine 6 of the electric drive 2;

Zcs полное эквивалентное сопротивление фазы статора двигател бэлектроприво- 0 да 2;Zcs is the total equivalent resistance of the stator phase of the motor of the electric drive 0 and 2;

Uduis значение выпр мленного напр жени на входе инвертора 15;Uduis value of rectified voltage at the input of the inverter 15;

Ud с 2 - значение выпр мленного напр жени на выходе неуправл емого мостового 5 выпр мител 13;Ud c 2 - value of rectified voltage at the output of uncontrolled bridge 5 rectifier 13;

Udp3 - значение выпр мленного напр жени на выходе неуправл емого мостового выпр мител 14 при 5з 1;Udp3 is the value of the rectified voltage at the output of the uncontrollable bridge rectifier 14 at 5 1;

5з - текущее значение скольжени дви- 0 гател 12 электроприовда 3 Тогда5h is the current value of the slip of the engine of the electric motor 12 of the electroplate 3

5з5h

.UdM15 dp з.UdM15 dp g

ф с 2 „ . 7Нf with 2 ". 7H

Јс э Эs eh

5five

00

I- I ,r Udn15 -Udp3 S3I- I, r Udn15 -Udp3 S3

|ф с з - ф 16rf-у ;| f with s - f 16rf-y;

1Чи t-c э1 ti cc e

Анализ выражений дл токов 1фс2 и 1фрЗ показывает, что распределение тока параметрического стабилизатора 16 тока мэжду статорными обмотками двигател 6 электропривода 2 и роторными обмотками двигател 12 электропривода 3 определ етс соотношением выпр мленного напр жени на входе инвертора 15 и выпр мленного напр жени на выходе неуправл емого мостового выпр мител 14.Analysis of the expressions for currents 1fs2 and 1fr3 shows that the current distribution of the parametric current stabilizer 16 between the stator windings of the motor 6 of the electric drive 2 and the rotor windings of the motor 12 of the electric drive 3 is determined by the ratio of the rectified voltage at the input of the inverter 15 and the rectified voltage at the output of the uncontrolled bridge rectifier 14.

Таким образом, установкой фиксированного угла управлени инвертором добиваютс равновесного состо ни т нущих усилий со стороны ведомых электроприводов 2 и 3. При этом величина нат жени устанавливаетс с помощью регулировани выходного тока параметрического стабили- зэтора 16 тока.Thus, by setting the fixed angle of control of the inverter, an equilibrium state of the stresses from the driven electric actuators 2 and 3 is achieved. In this case, the tension value is set by adjusting the output current of the parametric current stabilizer 16.

Линейна скорость V движени материала 4 задаетс с помощью эадатчика 5 скорости . Напр жение управлени с выхода задатчика 5 скорости подаетс на управл ющий вход электропривода 1. На валу электропривода 1 возникает вращающий момент , который приводит в движение материал 4 с заданной линейной скоростью. При этом происходит разгон двигателей б и 12 электроприводов 2 и 3. По мере разгона измен етс величина скольжени 5з двигател 12 электропривода 3. При этом напр жение управлени с выхода задатчика 5 скорости подаетс на управл ющий вход инвертора 15 через пропорциональный регул тор 17, измен фиксированный угол управлени так, чтобы соотношение выпр мленного напр жени на входе инвертора 15 и выпр мленного напр жени на выходе неуправл емого мостового выпр мител 14 оставалось неизменным. Тем самым поддерживаетс равновесие т нущих усилий в процессе разгона электропривода. После разгона при установившейс и равной заданной линейной скорости материала 4 в начале перемотки радиус рулона на валу двигател ведомого электропривода 2 максимальной , а его частота вращени минимальна . На валу двигател 12 ведомого электропривода 3 радиус рулона минимальный , а его частота вращени максимальна. Ведомые сетью инверторы 9 и 15 работают при фиксированных углах управлени , при этом угол управлени инвертором 15 такой, что эквивалентное сопротивление цепи выпр мленного тока ротора двигател 12 ведомого электропривода 3 больше эквивалентного сопротивлени обмоток статора двигател 6 ведомого электропривода 2. Поэтому в ротор двигател 12 ведомого электропривода 3 в начале перемотки ответвл етс минимальный ток параметрического стабилизатора тока 16, и на его валу создаетс минимальный момент, а в статор двигател 6 ведомого электропривода 2 ответвл етс максимальный ток, и на валу его двигател 6 возникает максимальный момент .The linear velocity V of the movement of material 4 is set by means of a speed sensor 5. The control voltage from the output of the speed setpoint 5 is applied to the control input of the electric drive 1. A torque is generated on the shaft of the electric drive 1, which drives material 4 at a predetermined linear velocity. When this occurs, the motors b and 12 electric drives 2 and 3 accelerate. As the acceleration accelerates, the slip amount 5 of the motor 12 of the electric drive 3 changes. At this, the control voltage from the output of the speed setpoint 5 is fed to the control input of the inverter 15 through the proportional control 17 fixed control angle so that the ratio of the rectified voltage at the input of the inverter 15 and the rectified voltage at the output of the uncontrolled bridge rectifier 14 remains unchanged. Thereby, an equilibrium is maintained in the process of acceleration of the electric drive. After acceleration at a steady-state and equal to a given linear speed of material 4 at the beginning of the rewind, the roll radius on the motor shaft of the driven electric drive 2 is maximum, and its rotation frequency is minimal. On the shaft of the motor 12 of the driven electric drive 3, the roll radius is minimal and its rotational speed is maximum. The grid-driven inverters 9 and 15 operate at fixed control angles, while the control angle of the inverter 15 is such that the equivalent resistance of the rectified current circuit of the rotor of the motor 12 of the slave electric drive 3 is greater than the equivalent resistance of the stator windings of the motor 6 of the slave electric drive 2. Therefore, the rotor of the motor 12 of the slave At the beginning of the rewind drive 3, the minimum current of the parametric current stabilizer 16 is tapped, and a minimum torque is created on its shaft, and the stator of the driven electric motor 6 to the stator Model 2 branches off a maximum current, and a maximum torque occurs on the shaft of its motor 6.

По мере перемотки обрабатываемого материала радиус рулона на валу ведомого электропривода 2 уменьшаетс , а радиус на валу ведомого электропривода 3 увеличиваетс . При этом частота вращени двигател 6 ведомого электропривода 2 увеличиваетс , а частота вращени двигател 12 ведомого электропривода 3 уменьшаетс . Уменьшение частоты вращени двигател 12 ведомого электропривода 3 приводит к увеличению выпр мленной ЭДС ротора на выходе мостового выпр мител 14. Поэтому эквивалентное сопротивление роторной цепи ведомого электропривода 3 по отношению к выходным зажимам параметрического стабилизатора 16 тока уменьшаетс , а ток, ответвл ющийс в роторную цепь ведомого электропривода 3, увеличиваетс . В то же врем ток, ответвл ющийс в статор двигател 6 ведомого электропри- вода 2, уменьшаетс . Это приводит к требуемому перераспределению выходного тока параметрического стабилизатора 16 тока между статором двигател ведомого электропривода 2 и ротором двигател ведомогоAs the material being rewound, the roll radius on the shaft of the driven electric drive 2 decreases, and the radius on the shaft of the driven electric drive 3 increases. At the same time, the rotational speed of the engine 6 of the driven electric drive 2 increases, and the frequency of rotation of the engine 12 of the driven electric drive 3 decreases. A decrease in the rotational speed of the motor 12 of the driven electric drive 3 leads to an increase in the rectified EMF of the rotor at the output of the bridge rectifier 14. Therefore, the equivalent resistance of the rotor circuit of the driven electric drive 3 with respect to the output terminals of the parametric current stabilizer 16 decreases and the current branching to the driven rotor circuit drive 3 increases. At the same time, the current branching into the stator of the motor 6 of the slave electric drive 2 decreases. This leads to the required redistribution of the output current of the parametric current regulator 16 between the stator of the motor of the driven electric drive 2 and the rotor of the driven motor

электропривода 3, а следовательно, и к соответствующему изменению моментов асинхронных двигателей 6 и 12 ведомых электроприводов 2 и 3 при изменении радиусов рулонов в процессе перемотки, вследствие чего и поддерживаетс нат жение материала 4.electric drive 3 and, consequently, to a corresponding change in the moments of the asynchronous motors 6 and 12 of the driven electric drives 2 and 3 as the radii of the coils change during the rewinding process, as a result of which the tension of the material 4 is maintained.

Выполнение ведомых электроприводов по типу асинхронного вентильного каскада с последовательным соединением преобразовател и параметрического стабилизатора тока в цепи выпр мленного тока ротора в каждом позвол ет обеспечить поддержание требуемого нат жени обрабатываемого материала в разомкнутой системе иThe execution of slave drives as an asynchronous valve cascade with a series connection of a converter and a parametric current regulator in the straightened rotor current circuit in each allows maintaining the required tension of the material being processed in the open-loop system and

тем самым значительно упростить систему управлени электроприводом в целом,а использование в электроприводе асинхронных двигателей и параметрических стабилизаторов тока позвол ет повысить егоthereby greatly simplifying the electric drive control system as a whole, and the use of asynchronous motors and parametric current stabilizers in the drive allows one to increase its

надежность. Кроме того, снижаетс трудоемкость изготовлени , монтажа и наладки электропривода.reliability. In addition, the complexity of the manufacture, installation and commissioning of the electric drive is reduced.

Claims

Invention Formula

Drive containing master

and two driven electric drives with shafts connected to each other by the material being processed, a linear velocity adjuster, the output of which is connected to the control

a master drive input with a power input for connection to a network, characterized in that, in order to simplify and increase operational reliability, each of the slave drives

made as an asynchronous valve cascade with a parametric current regulator and a converter made in the form of two non-controlled rectifiers and an inverter connected in series with a direct current circuit of two unmanaged rectifiers connected to the winding terminals rotor induction motor of the slave

the electric drive, and the outputs of the alternating current of the second uncontrolled rectifier - with the output of the parametric current regulator of the same slave electric drive. provided with an input for connecting to the network, the asynchronous stator winding

the motor of the first driven electrically-connected to the network, and the proportional drive is connected to the output of the parameter-regulator, the input connected to

current output stabilizer by the output of a linear speed sensor, and

the slave electric drive, the stator by-output - with a control input of the invertromotoch which is equipped with clips for 5 ra of the second driven electric drive.

Mi