Многопозиционный электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является снижение пульсаций тока якоря, повышение производительности и экономичности . Устройство содержит последовательно соединенные первый 7 и второй 9 компараторы, регулятор тока 8, выход которого подключен к входу тиристорного преобразователя 5. Выход датчика 2 ЭДС соединен с входами суммирующих усилителей 6, преобразователя 10 ЭДС и первого и второго компараторов 7 и 9. В данном электроприводе обеспечивается практически линейный закон изменения тока якоря и стабилизация его на постоянх ном уровне. 2 ил.S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

„„SU(ii) А1 (gg 4 Н 02 P 5/06

ЗС :" fi q I !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИг1 н двтооскоию свидетельству

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITI44 (21) 4205326/24-07 (22) 02.03.87 (46) 23.10.88. Бюл. У 39 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.П. Кунинин (53) 621.316.718.5.088.(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1145440, кл. Н 02 P 5/06, !983.

Авторское свидетельство СССРУ 1163452, кл. Н 02 P 5/06, 1985. (54) МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является снижение пульсаций тока якоря, повьппение производительности и экономичности. Устройство содержит последовательно соединенные первый 7 и второй 9 компараторы, регулятор тока 8, выход которого подключен к входу тиристорного преобразователя 5.

Выход датчика 2 ЭДС соединен с входами суммирующих усилителей 6, преобразователя 10 ЭДС и первого и второго компараторов 7 и 9 ° В данном электроприводе обеспечивается практически линейный закон изменения тока якоря и стабилизация его на постоянном уровне, 2 ил.

1432708 йЧ (Р ЬЧ Р4е

На выходе первого компаратора 7 формируется стабильное по уровню напряжение U„ > О, знак которого определяется нэ соотношения:

Изобретение относится к электротех,нике и может быть использовано в

; электроприводах постоянного тока.

Целью изобретения является сниже5 иие пульсаций тока якоря, повышение производительности и экономичности.

На фиг. 1 приведена схема электропривода на фиг. 2 — диаграммы работы электропривода. 10

Многопозиционный элек тропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1, снабженный датчиком 2 ЭДС сельсин-датчиком 3 положения и подлюченный через датчик 4 тока к тири- I5 торному преобразователю 5, суммируюие усилителй 6, выходы которых соеинены с входами тиристорного пребразователя 5, первый компаратор 7, ервый вход которого соединен с вы- 20 одом датчика 2 ЭДС, регулятор 8 тоа, второй компаратор 9, преобразоатель IО ЭДС, включенный между вхоом датчика 2 ЭДС и первым входом втоого компаратора 9, фаэочувствитель- 25 выпрямитель 11, включенный межру выходом сельсин-датчика 3 поло-! кения и вторым входом первого компа атора.

Электрапрнвод также содержит D- 30 триггер 12, преобразователь 13 уровя, пороговый ключ 14, преобраэоваель 15 тока и третий компараор 16, первый и второй входы котоого соединены соответственно с выодами датчика 2 ЭДС и фаэочувствительного выпрямителя 11, а выход— со счетным входом D-триггера 12, ход установки которого соединен с внешним пусковым блоком, а выход @) через преобразователь 13 уровня соединен с третьим входом первого кояпаратора 7, выход которого подКлючен к второму входу второго компаратора 9, третий вход которого соединен с выходом датчика 2 ЭДС, а выход подключен к первому входу регулятора 8 тока, выход датчика 4 тока через пороговый ключ 14 и преобразователь 15 тока соединен соответственно с вторым и третьим входами регулятора"8 тока, выход которого подключен к первым входам суммирующих усилителей 6, вторые входы которых соединены с выходом датчика 2 ЭДС.

Многопозиционный злектропривод работает следующим образом.

В исходном положении D-триггер 12 находится в состоянии логического нуля, который преобразуется в напряжение нулевого уровня преобразователем 13 уровня. Выходное напряжение преобразователя 13 уровня подается на третий вход первого компаратора 7, на второй вход которого подается напряжение с выхода фаэочувствительного выпрямителя II пропорциональное выходному напряжению сельсиндатчика 3 положения механизма. Чтобы исключить перерегулирование по положению производственного механизма на первый вход первого компаратора 7 подается корректирующий сигнал с выхода датчика 2 ЭДС, пропорциональный ЭДС двигателя, обеспечивающий формирование команды на останов двигателя не в момент достижения заданного положения, а с некоторым опережением, так что к моменту останова двигателя механизм точно выходит в заданное положение.

В исходном положении двигатель находится в состоянии покоя., выходные напряжения датчиков 4 тока и 2

ЭДС двигателя 1 равны нулю. Равны нулю выходные напряжения фазочувствительного выпрямителя ll, преобразователя 10 ЭДС, преобразователя 15 тока и порогового ключа 14. Алгебраическая сумма сигналов на входах первого компаратора 7 также равна нулю:

Сигнал команды на перемещение механизма в очередное положение подается на вход "Установка" D-триггера 1 2. D-триггера 1 2 переводится

It Il в состояние Логическая единица которое преобразователем 13 уровня преобразуется в стабильное по уровню напряжение U н подается на пч третий вход первого компаратора 7.

Поскольку напряжение U на выходе фаэочувствительного выпрямителя )1 и напряжение U на выходе датчика 2 э4с

ЭДС равны нулю, равенство (1) нарушается и принимает вид:

U„, = ) U„, ) з 8п(1.1„, -(U+s>+U>> )). (3) 32708

1 к, (1-1ъдс+ П() ) О> (4) 50

3 14

Напряжение U„ подается на второй вход второго компаратора 9, которое сравнивается с суммой сигналов датчика 2 ЭДС и преобразователя 10 ЭДС, причем имеет место соотношение: поскольку в исходном состоянии сумма сигналов в скобках равна нулю. На выходе второго компаратора 9 также формируется стабильное напряжение знак которого определяется из кто соотношения:

)v» »ig»»(v», -(v»»»v»»)). (5)

Напряжение U), y 0 подается на пер вый вход регулятора 8 тока, где сравнивается с алгебраической суммой сигналов U; преобразователя 15 тока и

U; порогового)ключа 14:

U„ — (U + U ) О.

Пока ток I< якоря двигателя 1 меньше уровня ограничения I пороговый ключ 14 закрыт и на его выходе поддерживается нулевое напряжение

= О. Поэтому с напряжением U)(„ второго компаратора 9 сравнивается только выходное напряжение У; преобразователя 15 тока.

Ч

Преобразователь 15 тока представляет собой дифференцирующий фильтр, формирующий проводную от средней составляющей тока якоря и эффективно подавляющий импульсные помехи и действие пульсирующей составляющей тока якоря. Этим требованиям хорошо удовлетворяют активные фильтры Боттерворта на операционных усилителях.

Линейная часть электропривода представляет собой контур регулиро- вания производной тока якоря, величина которой определяется уровнем

U„ выходного напряжения второго

t компаратора 9 и коэффициентом преобразования R T преобразователя 15 тока. Регулятор 8 тока и обратная связь по ЭДС, формируемая датчиком

2 ЭДС, обеспечивают практически линейный закон нарастания тока якоря двигателя.

Процесс линейного нарастания трка якоря закончится в момент времени

t = t, (фиг. 2.) . Когда ток достигнет уровня ограничения Ip „, откроется пороговый ключ 14 (фиг. 1) и в действие вступит обратная связь по току двигателя 1. Совместное дей5

45 ствие обратной связи по току двигателя через датчик 4 тока и корректирующего сигнала преобразователя 15 тока обеспечивает высокую стабильность поддержания тока якоря на неизменном I> уровне (фиг. 2, интервал времени t t ), скорость двигателя нарастает по линейному закону.

Стабилизация тока якоря на уровне

Х « продолжается до тех пор, пока сумма сигналов на входе второго компаратора 9 не изменит свой знак.

В соответствие с соотношением (5) изменит свой знак выходное напряжение второго компаратора 9. Контур регули- . рования производной тока обеспечивает линейный закон (фиг. 2, интервал времени 1 ... ) спадания тока. Корректирующий сигнал Uä выбирается таким, чтобы в момент времени t = t скорость двигателя достигла уровня ограничения, а ток уменьшился до тока холостого хода.

Режим стабилизации скорости двигателя на уровне ограничения будет протекать до тех пор, пока не сменит знак соотношение (2) сигналов на входе первого компаратора (t = 14). Выходные напряжения первого 7 и второго 9 компараторов сменят свои знаки. Контуртока начнет формировать тормозной ток (t ... t ) полярность которого противоположна полярности тока при разгоне привода на интервале времени t ...

Корректирующий сигнал, поступающий на первый вход, первого компаратора 7 с выхода преобразователя 10 ЭДС, выбирается таким, чтобы при выходе механизма в заданное положение, скорость двигателя приняла нулевое значение.

Это исключает перерегулирование по положению. Преобразователь 10 ЭДС выделяет сигнал, пропорциональный производной от ЭДС двигателя с подавлением импульсных помех. его функции аналогичны функциям преобразователя

15 тока.

Для перевода многопозиционного электропривода производственного механизма 6 исходное состояние необходимо D-триггер 12 перевести в состояние логического нуля. Это осуществляется по положительному перепаду выходного напряжения третьего компаратора 16. Тогда новому положению механизма будет соответствоСнижается энергопотребление из-за и еньшения пульсации тока и вызываем эго ими тормозного момента. В конечн м счете повышается производительн сть позиционирующего механизма пут м сокращения времени переходных процессов при уменьшении пульсаций др допустимого уровня и уменьшении машинного времени в рабочем цикле.

Формула из обретения

Многопозиционный электропривод постоянного тока, содержащий электрод вигатель, снабженный датчиком ЭДС и свльсин-датчиком положения и соединенный через датчик тока с тиристор30

5

14327 вать нулевое выходное напряжение фаэочувствительного выпрямителя 11. (Для перевода механизма в новое полоя(ение необходимо вновь подать уп5 равляющий импульс на вход установки

В-триггера 12. Поскольку сигнал необходимой полярности с выхода сельс н-датчика 3 и фазочувствительного в ипрямителя 1! появится только после )p о о поворота на 80, срабатывание тьего компаратора должно происхоть после поворота сельсин-датчика на угол, несколько превышающий о

О . Это достигается соответствую- 15 и установкой уровня сигналов с дата 2 ЭДС и фазочувствительного вымителя ll суммирующими резисторами тьего компаратора 16.

Многопозиционный электропривод про- 2р одственного механизма обеспечивоет практически линейный закон изме1 ения тока якоря и стабилизацию его ,а постоянном уровне.

08 б ным преобразователем, суммирующие усилители, выходы которых соединены с входами тиристорного преобразователя, первый компаратор, первый вход которого соединен с выходом датчика

ЭДС, регулятор тока, второй компаратор, преобразователь ЭДС, включенный между выходом датчика ЭДС и первым входом второго компаратора, фазочувствительный выпрямитель, включенный между выходом сельсйн-датчика положения и вторым входом первого компаратора, отличающийся тем, что, с целью снижения пульсаций тока якоря, повышения производительности и экономичности, в него введены пусковой блок,D-триггер,преобразователь уровня, пороговый ключ, преобразователь тока и третий компаратор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами датчика ЭДС и фазочувствительного выпрямителя, а выход- со счетным входом Р-триггера, вход установки которого связан с пусковым блоком, а выход через преобразователь уровня соединен с третьим входом первого компаратора, выход которого подключен к второму входу второго компаратора,,третий вход которого соединен с выходом датчика ЭДС,а выход подключен к первому входу регулятора тока, выход датчика тока через пороговый ключ и преобразователь тока соединен соответственно с вторым и третьим входами регулятора тока, выход которого подключен к первым входам суммирующих усилителей, вторые входы которых соединены с выходом датчика ЭДС.

l432708

Составитель В. Трофименко

Техред 1.Дидьп

Редактор С. Пекарь

Корректор И. Патай

Тираж 584

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5459/51

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4