Двухзонный вентильный электродвигатель

 

ДВУХЗОИНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕПЬ , содержащий синхраиную нашину, обмотки, фаз которой подключены через преобразователь частоты к сети переме1шого тока, двухконтурную систему регулирования скорости и тока, состоящую из блока внешне.го контура регулирования скорости-, связанного с источником задающего . напряжения и датчиком скорости, и блока внутреннего контура регулирования тока, вход которого через устройство сравнения связан с выходами блока регулирования скорости и датчика тока двигателя, а выход - с входом блока управления преобразователем , блок регулирования тока возбуждения и блок зависимого токоограиичеиия , о т л и ч а ю щ к йс я тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, блок зависимого токоограничения содержит нелинейный элемент типа усилитель с зоной нечувствительности, вход которого связан с выходом датчика i скорости, два транзистора разной проводимости, включенные по схеме (Л с общей базой, их эмиттеры соединены с выходом нелинейного элемента, два диода, разноименные зажимы которых объединены и подключены к. выходу блока регулирования скорости вторые зажи(Л1 диодов подключены к коллекторам транзисторов согласно с со направлением их прямой проводимости.

СОЮЗ C0SETCHHX

СОМ!ИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ l 197017 !

5!! 4 H 02 К 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (2 ) 37 1 0364/24-07 (22) 13.03.84 (46) 07.12.85.Бюл. !! 45 (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) В.Ф.Шепелин (53) 621.3!3.)3.014.2:621.383(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 995216, кл. Н 02 К 29/00, 1981.

Патент Японии 9 53-!7728, кл. 55 С 2, 1978 ° (54) (57) ДВУХЗО!!НЫЙ ВЕНТИЛЬ!!Ь!Й ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий синхронную машину, обмотки фаз которой подключе. ны через преобразователь частоты к сети переменного тока, двухконтурную систему регулирования скорости и тока, состоящую иэ блока внешне.— го контура регулирования скорости; связанного с источником задающего напряжения и датчиком скорости, и блока внутреннего контура регулирования тока, вход которого через устройство сравнения связан с выходами блока регулирования скорости и датчика тока двигателя, а выход — e входом блока управления преобразователем, блок регулирования тока возбуждения и блок зависимого токоограничеиия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, блок зависимого токоограничения содержит нелинейный элемент типа "усилитель

ll с зоной нечувствительности, вход которого связан с выходом датчика скорости, два транзистора разной проводимости, включенные по схеме с общей базой, их эмиттеры соединены с выходом нелинейного элемента, два диода, разноименные зажимы которых объединены и подключены к выходу блока регулирования скорости вторые зажимы диодов подключены к коллекторам транзисторов согласно с направлением их прямой проводимости. двигатель содержит синхронную ма" шину ) обмотки фаз которой подключены через преобразователь 2 к се- ти переменного тока, двухконтуриую систему регулирования скорости и тока, состоящую из блока 3 внеп5него контура регулирования скорости связанного с источником задающего напряжения U 5 и датчиком 4 скорос-. ти, и блока 5 внутреннего регулирования тока, вход которого через устройство б сравнения связан с выходами блока 3 регулирования скорости и датчика 7 тока двигателя, а выход — с входом блока 8 управления преобразователем, блок 9 регулирования тока возбуждения, нелинейный элемент 10 типа "усилитель с зоной нечувствительности", связанный с датчиком 4 скорости, блок 11 зависимого токоограничения, содержащий два транзистора 12 и 13 разной проводимости, включенные по схеме с общей базой, и два диода 14 и 15, разноименные зажимы которых объединены и подключены к выходу блока 3 регулирования скорости. Необъединенные зажимы диодов 14 и 15 подключены к коллекторам транзисторов 12 и 13, вклю-

/ чеииых по схеме с общей базой, Электродвигатель содержит также датчик 16 положения ротора вентильного электродвигателя.

Блок регулирования скорости содержит операционный усилитель 17, входные резисторы 18 и 19, выходные резисторы 20 и 21 и RC-цепочку 22.

Блок 9 регулирования тока возбуждения содержит тиристорный преобразователь 23, на вход которого подклю- . чена обмотка возбуждения двигателя и блок 24 управления преобразователем 23, входы которого подключены к источнику задающего напряжения Uyz, Изобретение относится к электро технике, в частности к электродвигателям для регулируемого электропривода переыенного тока, и может бь5ть использовано в металлорежущих станках.

Цель изобретения — упрощение и повышение быстродействия электро, двигателя главного движения металлорежущих станков.

На чертеже изображена функционал ная схема электродвигателя.

Двухзонный вентильный электро1.197017 2 датчику 25 тока возбуждения и на за- жимы якоря синхронной машины 1. Пре-, Е образователь 2 содержит управляемый

- выпрямитель 26 и инверстор 27.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

В исходном состоянии схемы У> равно нулю. Сигналы на выходах блоков

З,и 5 регулирования скорости и тока

10 равны нулю, углы управления тиристоь ров выпрямителя 26 максимальны, на пряжение на его .выходе равно нулю, равен нулю и ток в якорной обмотке синхронной машины 1. Ротор син15 хронной машины 1 неподвижен, на выходах датчика 4 скорости и нелинейного эпемента 10 нулевые сигналы и транзисторы 12 и 13 закрыты. Ток возбуждения синхронной ма5пины 1, оп>0 ределяемый разностью сигналов U и с датчика тока 25, равен поминаль-

EiOh5 j

При подаче задающего сигнала U>< на вход блока 3 регулирования ско25 рости на его выходе и выходе блока

5 регулирования тока появляются сигналы, углы управления тиристоров выпрямителя 26 становятся меньше 90 эл.градусов,навыходе выпрямителя

30 Ä.

",появляется напряжениеи подвум егофазам протекает ток, создавая вращающий момент. Ротор двигателя начинает вращаться. В двухконтурной системе автоматического регулирования выход блока регулирования скорости является заданием тока двигателя.

В режиме токоограничения операционный усилитель 17 вследствие превышен55я задающего напряжения Uy5 над сигналом с датчика 4 скорости находится в режиме насыщения, и максимальный ток перегрузки двигателя определяется наибольшим значением сигнала с выхода регулятора скорости U<ÄÄ,т.е.

"5. сигналом

1 2

UpcM = Ul

20 где U — напряжени на выходе опейм рационного усилителя 17 в

50 режиме насыщения;

R u R — активные сопротивления ре2о 2I зисторов 20 и 21.

До номинальной скорости ток возбуждения двигателя сохраняется постоянным и регулирование скбрости осуществляется с постоянным моментом.

При этом напряжение на зажимах дви.гателя растет прямо пропорционально

1197017

ЯЦЩЩК 3аказ 7573/55 ТиРаж 645 . Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 росту скорости и условия коммутации тока тиристоров инвертора остаются неизменными. 11а выходе нелинейного элемента 10 сигнал отсутствует, транзисторы 12 и 13 закрыты, а мак- 5 симальный так перегрузки двигателя определяется соотношением (1) .

При увеличении задающего сигнала

U выше значения, соответствующего номинальной скорости двигателя, напряжение на его зажимах становится больше номинального и воздействует на блок 24 управления преобразованием 23 возбудителя. Ток возбуждения двигателя начинает уменьшаться.

Дальнейшее регулирование скорости осуществляется с постоянством.мощности за счет изменения тока возбуждения двигателя. Стекень возрастания напряжения на зажимах двигателя определяется коэффициентом усиления регуляторов блока 24 и составляет обычно 5Х номинального значения при увеличении скорости в 23 раза по сравнению с номинальной, т.е.напряжение назажимах двигателясохраняется практическипоетоянным.

С ростом скорости двигателя растут частота тока фаз и коммутационное сопротивление двигателя, что при неизменном напряжении на его зажимах приводит к увеличению углов

-коммутации, а значит и к снижению максимального значения коммутируемого тока. Для обеспечения работоспособности электропривода в этом случае необходимо снизить уровень максимального тока электродвигателя, что обеспечивается блоком 11 зависимого токоограничения. 40

При скорости выше номинальной на выходе нелинейного элемента 10 по-. является сигнал, пропорциональный превышению скорости над номинальной, и по переходу эмиттер — база одного из транзисторов, например 13, начинает протекать ток. Практически такой же ток протекает и по переходу коллектор — база того же транзистора, и через диод 15, создавая дополнительное падение напряжение на резисторе 20, и уменьшая таким образом максимальное значение сигнала на выходе регулятора скорости. Максимальное значение сигнала на выходе регулятора скорости, являющееся заданием максимального тока перегрузки, в этом случае определяется из соотношения: си (дм 8 го) R +R ю zi

=(U — 4п. k) (2) го 71 где i — ток по переходу коллекторбаза транзистора 13;

g n — превышение скорости над номинальной;

k †.коэффициент пропорциональкости между превышением скорости над номинальной и падением напряжения на резисторе 20.

При переходе двигателя в тормозной режим сигнал с датчика 4 скорости становится больше задающего сигнала U I, и полярность напряжения на выходе операционного усилителя 17 меняется. Поскольку полярность сигнала с датчика 4 скорости сохраняется прежней, то открытым остается также транзистор 13. При этом ток по переходу база — коллектор транзистора 13 протекать не может, поскольку полярность напряжения на выходе операционного усилителя !7 встречна проводимости диода 15, дополнительного падения напряжения на резисторе 20 нет и нет уменьшения уставки токоограничения. Торможение двигателя происходит с максимальным динамическим током, что повышает быстродействие электропривода в тормозном режиме, сокращает время на торможение и повышает производительность механизма.

Таким образом, двухзонный вентильный электродвигатель имеет более простую схему блока зависимого токоограничения и большее быстродействие в тормозном режиме.