SU817953A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Description

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

I

Изобретение относитс  к быстродействующим системам управлени  числом оборотов электродвигателей посто нного тока, работающих с большим диапазоном регулировани  тока возбуждени , изменени  рабочих температур обмоток и температуры окружающей среды, и может быть применено в схемах управлени  электроприводами посто нного тока ротора буровых установок, станов непрерывной прокатки и волочени , а также металлообрабатывающих станков.

Дл  всех этих механизмов характерно

относительно длительное поддержание одного режима поскорости и температуре обмоток и быстрые изменени  мгновенных значений нагрузки. Наибольша  посто нна  времени контура управлени  частотой вращени  таких приводов мен етс  в очень больших пределах. Так, например, диапазон изменени  электромеханической посто нной времени в электроприводе с диапазоном изменени  магнитного потока 3:1-4:1 составл ет 1:(12-20). Поэтому оптимальна  настройка регул тора числа оборотов подоб ного привода может существовать только дл  одного режима.

Известен электропривод посто нного тока с адаптивным регулированием скорости, в котором параметры регул тора, настроенного на некоторый средний режим объекта регулировани , корректируютс  в функции отклонени  переходного процесса от процесса , задаваемого эталонной моделью. Устройство содержит эталонную модель скорректированного объекта, корректирующий последовательный фильтр, анализатор объекта регулировани  и узел перестройки параметров регул тора 1.

Недостатки известного устройства состо т в его сложности, так как дл  его реализации требуетс  семь блоков интегрировани , шесть блоков умножени , два блока суммировани  и два блока делени , а также в отсутствии ограничени  регулируемой величины.

Наиболее близким к предлагаемому  вл е-вр  электропривод, в котором осуществл етс  сравнение хода реального процесса X желаемым, получаемым на выходе эталонной модели скорректированного процесса , и изменение в функции отклонени  реального процесса от эталонного коэффициента

передачи пропорционального регул тора тока  кор  2.

Однако указанный электропривод обеспечивает лишь статическое регулирование, в то врем  как р д механизмов требует астатического . Больша  разветвленность схемы требует сложного источника питани  с многими потенциально разв занными выходами , снижает помехоустойчивость схемы и, в конечном результате, снижает ее надежность . Кроме того, такой электропривод предназначен дл  регулировани  тока  корной цепи, диапазон изменени  которой низок .

Цель изобретени  - повышение надежности и расширение диапазона регулировани .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в электропривод посто нного тока, содержаш ,ий регул тор частоты врашени  с подключенными к его входу задатчиком и датчиком частоты враш,ени  и конденсатором в цепи обратной св зи, регул тор тока  кор  с присоединенным к его входу датчиком тока  кор  в цепи управлени  преобразователем, питаюшим  корную цепь двигател , и датчик тока возбуждени , введены датчик величины сопротивлени   корной цепи, источник стабилизированного напр жени , узел определени  электромеханической посто нной времени электропривода, усилитель мощности , резистор и расположенные в одном корпусе осветитель и два фоторезистора, при этом один из фоторезисторов включен последовательно с конденсатором в цепь обратной св зи регул тора, осветитель подключен к выходу усилител  мош ности, вход которого последовательно с резистором подключен к выходу узла определени  электромеханической посто нной времени, параллельно резистору включена цепь из второго фоторезистора и источника стабилизированного напр жени , входы узла определени  электромеханической посто нной времени соединены с датчиками тока возбуждени  и величины сопротивлени   корной цепи, входы второго из которых включены в  корную цепь двигател  и к выходу источника стабилизированного напр жени .

Кроме того, узел определени  электромеханической посто нной времени содержит два блока нелинейности и блок умножени , причем вход первого блока нелинейности  вл етс  первым входом узла определени  электромеханической посто нной времени, выход первого блока нелинейности присоединен к первому входу блока умножени , второй вход блока умножени   вл етс  вторым входом узла определени  электромеханической посто нной времени, а выход блока умножени  соединен со вторым блоком нелинейности, выход которого  вл етс  выходом узла определени  электромеханической посто нной времени.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема электропривода; на фиг. 2 - схема узла опред,елени  электромеханической посто нной времени; на фиг. 3- схема датчика величины сопротивлени   корной цепи.

Цепь  кор  f электродвигател  содержит датчик 2 величины сопротивлени  обмоток  корной цепи; датчик 3 величины тока  кор  и тиристорный преобразователь 4. Обмотка 5 возбуждени  электродвигател 

0 подключена последовательно со входом датчика 6 тока возбуждени  к выходу тиристорного возбудител  7. Ко входу тиристорного преобразовател  4 подключен выход регул тора 8 тока  кор , к первому входу которого подключен выход датчика 3, а ко

второму входу присоединены выход регул тора 9 частоты вращени  и один из выводов конденсатора 10, ко второму выводу которого присоединен первый вывод фоторезистора 11, второй вывод которого присоединен к первому входу регул тора 9. Ко второму входу регул тора 9 присоединен выход задатчика 12, а к третьему входу присоединен выход датчика 13 частоты вращени .

В одном корпусе с фоторезистором 11

5 расположены быстродействующий осветитель 14, например малоинерционна  лампа накаливани , и второй фоторезистор 15. Осветитель 14 присоединен к выходу усилител  16 мощности, вход которого присоединен

0 последовательно с резистором 17 к выходу узла 18 определени  электромеханической посто нной времени, к первому входу которого присоединен выход датчика 6 токавозбуждени , а ко второму входу присоединен выход датчика 2 сопротивлени  обмоток  корной цепи. Параллельно резистору 17 подключена цепь, состо ща  из фоторезистора 15 и первого выхода источника 19 стабилизированного напр жени , второй выход которого присоединен к одному из выходов датчика 2.

Узел 18 определени  электромеханической посто нной времени (фиг. 2) содержит блок 20 нелинейности, блок 21 умножени  и блок 22 нелинейности, причем блок 20 включен последовательно с первым входом

5 блока 21, а вход блока 20  вл етс  первым входом узла 18. Вторым входом узла 18  вл етс  второй вход блока 21 умножени , а выходом узла 18  вл етс  выход блока 22 нелинейности, вход которого присоединен к выходу блока 21.

0 Датчик 2 величины сопротивлени   корной цепи (фиг. 3) содержит последовательно включенные обмотку 23 добавочных полюсов , компенсационную обмотку 24 и трансформатор 25 посто нного тока. Диодна  мостова  схема 26 входом переменного тока присоединена к общей точке  кор  1 и обмотки 23, а вторым присоединена к общей точке обмотки 24 и входа трансформатора 25 посто нного тока. Положительный вывод

схемы 26 соединен с первым выводом первого входа блока 27 делени  и с положительным выводом выхода фильтра 28, вход которого присоединен к выходу трансформатора 25, отрицательный вывод выхода этого фильтра присоединен ко второму выводу первого входа и к первому выводу второго входа блока 27, ко второму выводу второго входа которого присоединен отрицательный вывод схемы 26. К выходу блока 27 подключен последовательно с диодом 29 первый вход суммирующего усилител  30, ко второму входу которого,  вл ющемус  дополнительным входом датчика, присоединен второй выход стабилизированного источника 19 питани .

Устройство работает следующим образом .

При отсутствии сигнала на выходе задатчика 12 на входе регул тора 9 частоты вращени  нет сигнала, поэтому нет сигнала на выходах регул тора 8 тока  кор  и тиристорного преобразовател  4, а также тока в  коре 1. При этом в датчике 2 сопротивлени  обмоток  корной цепи падение напр жени  на обмотке 23 добавочных полюсов и компенсационной обмотке 24 равно нулю, а на выходе трансформатора 25 посто нного тока и фильтра 28 имеетс  небольшое напр жение. Поэтому на первом входе блока 27 делени  есть небольщой сигнал , и такой же сигнал, но пол рности, противоположной той, котора  будет при нагруз-ке, есть на втором входе этого блока. Сигнал на выходе блока 27 не пропускаетс  диодом 29; и на выходе суммирующего усилител  30, а следовательно, и датчика 2 естьтолько сигнал, определ емый напр жением на его втором входе, и по величине пропорциональный сопротивлению обмоток  корной цепи при минимальной температуре.

Ток обмотки. воз $уждени  определ етс  напр жением возбудител  7, и на выходе датчика 6 тока возбуждени  сигнал пропор ционален току возбуждени , который в блоке 20 нелинейности, вход щем в состав узла 18, определени  электромеханической посто нной времени, преобразуетс  в сигнал.

пропорциональный , который затем в блоке 21 умножени  преобразуетс  в сигнал, пропорциональный электромеханической посто нной времени электропривода, а в блоке 22 нединейности производитс  дальнейщее усиление и преобразование сигнала с целью линеаризации зависимости световой поток осветител  14 - электромеханическа  посто нна  времени. Сигнал на выходе блока 22, а следовательно, на выходе блока 18 усиливаетс  усилителем 16 мощности и вызывает свечение осветител , а следовательно , изменение внутреннего сопротивлени  фоторезисторов 11 и 15. Внутреннее сопротивление фоторезистора 11 входит вместе с конденсатором 10 в цепь гибкой обратной св зи регул тора 9 частоты вращени  и обуславливает его настройку , соответствую1цую электромеханической посто нной времейи при холодной обмотке  кор  и данном значении тока возбуждени . Отрицательна  обратна  св зь по  ркости осветител  14, образованна  при помощи

5 фоторезистора 15, источника 19 стабилизированного напр жени  и резистора 17 на входе усилител  мощности обеспечивает стабилизацию и линеаризацию характеристик вход-выход этого угла. При по влении сигнала на выходе задатчика 12 по вл етс  напр жение на входе регул тора 9, следовательно и на выходе регул тора 8 и преобразовател  4. Под действием этого напр жени  по  корной цепи протекает ток, ксторый вызывает по вление на выходе да чика 3 величины тока  кор  сигнала, который на входе регул тора 8 сравниваетс  с сигналом на выходе регул тора Э. Одновременно на выходе фильтра 28 и схемы -i6 по вл ютс  два напр жени  противоположного знака, разность которых пропорцио0 нальна величине

R-e.,

где R -сопротивление обмоток добавочных полюсов и компенсационной; « - температурный коэффициент из5менени сопротивлени  меди;

AfC -перегрев обмоток по сравнению с температурой, при которой напр жение на выходе диодной схемы 26 равно напр жению на выходе фильтра 28; Зд - ток обмоток  корной цепи. Этот сигнал в, блоке 2Гделени  преобразуетс  и через диод 29 подаетс  на один из входов усилител  30, на второй вход которого подаетс  величина, пропорциональ5 на  холодному сопротивлению  корной цепи. и поэтому на выходе блока 30 по вл етс  напр жение, пропорциональное фактическому полному сопротивлению  корной цепи. Этот сигнал поступает на один из входов узла 18 и в сочетании с сигналом на вы0 ходе датчика 6 образует сигнал, однозначно св занный с действительным значением электромеханической посто нной времени. Этот сигнал, воздейству  на вход усилитгл  16, вызывает изменение свечени  oci ;тител  14 и такое изменение внутреннего сопротивлени  фоторезистора 11, что при любых реально возможных изменени х электромеханической посто нной времени сохран етс  оптимальна  настройка регул тора частоты вращени . Одновременно с изменением светового потока источника 19 мен етс  внутреннее сопротивление фотйрезистора 15, что приводит к изменению падени  напр жени  на сопротивлении 17, благодар  чему осуществл етс  отрицательна  обратна  св зь по световому потоку источника.

Claims (2)

1. Эта обратна  св зь обеспечив ает повыщение стабильности и быстродействие сиетемы регулировани , а также дополнительную ее линеаризацию, что. в свою очередь, обеспечивает оптимальную обработку сигнала , образованного на входе регул тора 9 как разность выходных напр жений задатчика 12 и датчика 13. Таким образом, обеспечиваетс  астатическое регулирование частоты вращени  со стабилизацией формы переходных, процессов электропривода посто нного тока, что в сочетании с относительно простой схемой позвол ет расширить диапазон регулировани  и увеличить надежность привода. Формула изобретени  Электропривод посто нного тока, содержащий регул тор частоты вращени  с подключенными к его входу задатчиком и датчиком частоты вращени  и конденсатором в цепи обратной св зи, регул тор тока  кор  с присоединенным к его входу датчиком тока  кор  в цепи управлени  .преобразователем , питающим  корную цепь двигател , и датчик тока возбуждени , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  надежности и расщирени  диапазона регулировани , в него введены датчик величины сопротивле-. ни   корной цепи, источник стабилизированного напр жени , узел определени  электромеханической посто нной времени электропривода, усилитель мощности, резистор и расположенные в одном корпусе осветитель и два фоторезистора, при этом один из фоторезисторов включен последовательно с конденсатором в цепь обратной св зи регул тора, осветитель подключен к 53 выходу усилител  мощности, вход которого последовательно с резистором подключен к выходу узла определени  электромеханической посто нной времени, параллельно резистору включена цепь из второго фоторезистора и источника стабилизированного напр жени , входы узла определени  электромеханической посто нной времени соединены с датчиками тока возбуждени  и величины сопротивлени   корной цепи, входы второго из которых включены в  корную цепь двигател  и к выходу источника стабилизированного напр жени .
2. 2. Электропривод по п. 1, отличающийс  тем, что узел определени  электромеханической посто нной времени содержит два блока нелинейности и блок умножени , причем вход первого блока нелинейности  вл етс  первым входом узла определени  электромеханической посто нной времени, выход первого блока нелинейности присое динен к первому входу блока умножени второй вход блока умножени   вл етс  вторым входом узла определени  электромеханической посто нной времени, а выход блока умножени  соединен со вторым блЪком нелинейности, выход которого  вл етс  выходом узла определени  электромеханической посто нной времени. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. «Siemens Zeitschrift, 1968. Bd 42 9, S. 765-768. 2 Авторское свидетельство СССР по завке № 2403410, кл. Н 02 Р 506, 1977.