Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в схемах двухзонного управления частотой вращения. Целью изобретения является повьшение быстродействия и надежности электропривода. Электропривод содержит блок 17 определения реймма, входы которого подключены к датчику 10 тока якоря, блоку 15 выделения модуля и датчику 12 напряжения . Выход блока 17 подключен к регулятору 5 тока возбуждения. Один из входов регулятора 5 тока возбуждения через блок 14 нелинейности соединен с блоком 16 определения температуры обмотки возбуждения. При приближении температуры к недопустимому уровню на выходе блока 14 появляется сигнал, по дсоторому снижается задание на возбуждение. Температурный контроль обеспечивает в ранном электроприводе улучшение условий коь-мутации электродвигателя . 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECK/ ÁËÈH (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4167190/24-07 (22) 24.12.86 (46) 07. 11.88. Бюл. У 41 (7f) Научно-производственное объединение "Черметавтоматика" (72) N.В.Иительман, Е.Е.Зайцев и Т.H.Ñàìîõîäêèíà (53) 62-83:621.314.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР к 568181, кл. Н 02 Р 5/26, 1973.

Авторское свидетельство СССР

9 1264287, кл. Н 02 Р 5/06, 1985. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в схемах двухзонного управления частотой вращения. Целью изобретения является повышение быстродействия и на„.Я0„„4362 Ь Л1 дежности электропривода, Электропривод содержит блок 17 определения ре1кима» входы которого подключены к датчику 10 тока якоря, блоку 15 выделения модуля и датчику 12 напряжения. Выход блока 17 подключен к регулятору 5 тока возбуждения. Один из входов регулятора 5 тока возбуждения через блок 14 нелинейности соединен с блоком 16 определения температуры обмотки возбуждения. При приближении температуры к недопустимому уровню на выходе блока 14 появляется сигнал, по,которому снижается задание на возбуждение, Температурный контроль обеспечивает в данном электроприводе улучшение условий коммутации электродвигателя. 3 з.п. ф-лы, 7 ил. 1436

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в системах двухзонного управления частотой вращения электродвигателей пос5 тоянного тока различных механизмов с большим моментом инерции на валу электродвигателя и работающих с большим диапазоном регулирования частоты вращения изменением тока возбуждения. 1О

Цель изобретения — повышение быстродействия и надежности электропривода.

На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода; на фиг. 2 — 15 схема логического устройства; на фиг. 3 — схема регулятора тока возбуждения для возбудителя на базе магнитного усилителя и транзисторных силовых ключей; на фиг ° 4 — схема регулятора тока возбуждения для тиристорного возбудителя; на фиг. 5— схема блока определения температуры обмотки возбуждения; на фиг. 6 и 7— характеристики блоков нелинейности. 25

Электропривод (фиг. 1) содержит электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к регулируемому преобразователю 2, а обмотка 3 возбуждения - к управляющему возбудителю 30

4, s цепь управления которого включен регулятор 5 тока возбуждения, первый и второй входы которого соединены соответственно е выходами задатчика 6 минимального тока возбуждения и первого блока 7 нелинейности типа

"насыщение" через развязывающие диоды 8 и 9, датчики 10 и 11 тока якоря и тока возбуждения и датчики 12 и 13 напряжения на якоре и на обмотке 40 возбуждения, второй блок 14 нелинейности типа "зона нечувствительности" и блок 15 выделения модуля.

Злектропривод содержит также блок

16 определения температуры обмотки возбуждения и блок 17 определения режима в виде логического устройстI ва, а электродвигатель снабжен дополнительной обмоткой 18 возбуждения, расположенной на главных полюсах.

При этом первый, второй н третий входы блока 17 соединены соответственно с выходами датчика 10 тока якоря датчика 12 напряжения на яко" ре и блоке 15 выделения модуля, соединенного своим выходом с входом

55 блока 7 нелинейности, а выход блока

17 подключен с третьему входу регулятора 5 тока возбуждения, четвертый

255 2 и пятый входы которого связаны соответственно с выходом датчика 11 тока возбуждения и выводами дополнительной обмотки 18 возбуждения, которые вместе с выходом датчика 13 напряжения на обмотке возбуждения подключены также к входам блока 16 определения температуры обмотки возбуждения, выход которого через блок 14 нелинейности. подключен к шестому входу регулятора 5 тока возбуждения.

Блок 17 (фиг. 2) содержит неинвертирующий пропорциональный усилитель 19, компараторы 20 и 21, диоды

22-24, стабилитрон 25 и логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26, при этом катод стабилитрона 25 служит вторым входом логического устройства, аноды диодов 23 и 24 образуют первый и третий его входы, а их катоды соединены с входами логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26, выход которого, связанный с катодом диода 22, подключен через указанный диод к ограничивающему входу неинвертирующего пропорционального усилителя 19, вход которого связан с анодом стабилитрона 25., а выход является выходом логического устройства.

Регулятор 5 тока возбуждения (фиг. 3) содержит конденсатор 27 и соединенные последовательно пропорциональный усилитель 28 и компаратор 29, выход которого является выходом, а входы — пятым и шестым входами регулятора тока возбуждения, первый и второй неинвертирующие входы пропорционального усилителя

28 является первым и вторым входами регулятора, первый и второй ннвертирующие входы этого усилителя являются третьим и четвертым входами регулятора, при этом конденсатор 26 включен между выходом и инвертирующим входом пропорционального усилите» ля 19.

Регулятор 5 тока возбуждения (фиг. 4) содержит конденсатор 30 резистор 31 и последовательно включенные пропорциональньн усилители 32 н

33, первый и второй неинвертирующие входы первого пропорционального усилителя 32 являются первым и вторым входами регулятора, а первый и второй инвертирующие входы — третьим и четвертым входами регулятора, первый и второй инвертирующие входы вто3 14 рого пропорционального усилителя 33 являются соответственно пятым и шестым входами регулятора, а выход этого усилителя является выходом регулятора, при этом конденсатор 30 включен между инвертирующим входом и выходом первого пропорционацьного усилителя 32, между неинвертирующим входом которого и выходом пропорционального усилителя 33 включен резистор 3!.

Блок 16 определения температуры обмотки возбуждения (фиг. 5) содержит пропорциональный усилитель 34 и конденсатор 35, первый и второй инвертирующий входы пропорционального усилителя 34 являются соответственно первым и вторым входами блока, неинвертирующий. вход является третьим входом блока, а выходвыходом блока 5 определения температуры обмотки возбуждения, при этом конденсатор 35 включен между инвертирующим входом и выходом пропорционального усилителя 34.

Электропривод постоянного тока (фиг. 1) работает следующим образом, При стоянке электродвигателя ток в якорной цени отсутствует и сигналы на выходах датчиков 10 и 12 тока и напряжения на якоре равны нулю. Поэтому отсутствуют сигналы на выходах блока 15 выделения модуля, логического устройства 17, блока 7 нелинейности и диода 8. При "холодной" обмотке 3 возбуждения сигналы на выходах блока 16 определения температуры и. блока 14 нелинейности также отсутствуют. В результате сигнал на выходе регулятора 5 тока возбуждения определяется соотношением сигнала задания, поступающего на его первый вход от задатчика 6 минимального тока возбуждения через диод 9, и сигналами обратной связи с выходов дополнительной обмотки 18 возбуждения и датчика 11 тока возбуждения, поступающими соответственно на пятый и шестой входы регулятора 5 тока возбуждения. Сигнал с выхода регулятора 5 тока возбуждения поступает на вход возбудителя 4 и определяет ток, протекающий в обмотке 3 возбуждения, и напряжение на выходе датчика 13 напряжения возбуждения.Напряжение питания на выходе регулируемого преобразователя

2 отсутствует.

36255 4

При появлении напряжения на вы" ходе регулируемого преобразователя

2 появляются сигналы на выходах датчиков 10 и 12 тока и напряжения на

5 якоре и блоке 15 выделения модуля.

Эти сигналы поступают на входы логического устройства 17.

Логическое устройство (блок 17)

10 работает следующим образом.

В двигательном режиме работы электродвигателя сигналы напряжения и тока имеют положительную поляр" ность. Эти сигналы поступают через

fr диоды 23 н 24 на входы компараторов

20 и 21, на выходах которых образуются сигналы, соответствующие логическим единицам и поступающие на входы элемента ИСКУПОЧАИЩЕЕ КПИ 26.

20 В результате на выходе этого элемента сигнал практически равен нулю, а сигнал на выходе пропорционального усилителя 19 также равен нулю. В тормозном режиме полярность сигналов

26 напряжения н тока разная. Поэтому на катоде одного из диодов 23 или

24 сигнал будет отсутствовать, вследствие чего будет отсутствовать один из сигналов на выходах компараторов

З0 20 или 21. В результате на выходе логического элемента ИСЕЛЮЧМЩЕЕ ИЛИ

26 появляется сигнал логической единицы.

Сигнал с выхода логического эле-, мента 26 через диод 22 поступает на ограничивающий вход усилителя 19, причем величина этого сигнала выбирается таким образом, чтобы он

40 практически не ограничивал сигнал на

:выходе пропорционального усилителя

19. При этом сигнал на выходе усилителя 19 зависит только от сигнала, поступающего на его неинвертирующий

45 вход. Этот входной сигнал появляется только при достижении током допустимого значения, так как напряжение

1 пробоя стабилитрона 25 выбрано из условия достижения током максимально допустимого значения. Таким образом, на выходе усилителя 19 сигнал появляется только в тормозном режиме при достижении током максимально допустимого значения, в остальных режимах этот сигнал отсутствует.

Сигнал с выхода усилителя 19, равно как и с выхода логического устройства 17, поступает на третий вход регулятора 5 тока возбуждения.

1436255 мости от соотношения сигнала. задания и сигналов обратных связей на выходе компаратора 29 образуется либо максимальный положительный, либо макси" мальный отрицательный сигнал. Таким образом, регулятор 5 для возбудителя на базе магнитного усилителя и силовых транзисторных ключей фактически реализует релейную характеристику, что позволяет импульсно с малыми потерями мощности регулировать выФ ходные силовые транзисторные каскады.

Конденсатор 27 служит для ограничения влияния помех.

В регуляторе 5 Фока возбуждения для тиристорного возбудителя (фиг. 4) пропорциональный усилитель 32 и конденсатор 30.идентичны с усилителем

28 .и конденсатором 27 (фиг. 3) и выполняют те же функции. Отличие работы двух вариантов регуляторов заключается в том, что в регуляторе для тиристорного возбудителя сигнал задания и сигналы обратных связей сравниваются на инвертирующем входе пропорционального усилителя 32. Сигнал на выходе усилителя 33,, равно как и на выходе регулятора 5, определяется соотношением сигналов на его входах.

Этот регулятор реализует пропорциональный закон, а гибкая обратная связь по производной магнитного потока обеспечивает динамическую стабилизацию контура регулирования тока возбуждения. Резистор 31 образует глубокую отрицательную обратную связь, которая служит для подавления дрейфа нуля.

Для определения,перегрева обмотки 3 возбуждения служит блок 16 определения температуры обмотки возбуждения (фиг. 5). Этот блок реализует зависимость о(dt Rов = ii) Л Р в = U) — ii в Р в в — L — —, dt значение тска возбуждения; значение напряжения возбуждения; сопротивление "холодной" обмотки возбуждения; изменение сопротивления обмотки возбуждения под влиянием нагрева. где в

Roe

55 Roe

Одновременно на первый вход регулятора 5 тока возбуждения через блок

7 нелинейности поступает сигнал с выхода блока 15 выделения модуля.

Блок 7 нелинейности служит для ограничения сигнала по верхнему уровню.

Регулятор 5 тока возбуждения для возбудителя на базе магнитного усилителя и силовых транзисторных ключей 10 (фиг. 3) работает следующим образом, Первый и второй входы регулятора

5 тока возбуждения, равно как и неинвертирующие входы пропорционального усилителя 27, являются входами задания и на них поступают сигналы от задатчика 9 минимального тока возбуждения и от блока 15 выделения модуля через диоды 8 и 9, причем диоды служат для выбора большего из двух этих сигналов. Третий и шестой входы регулятора 5, равно как и инвертирующие входы усилителя.27, являются корректирующими и на них поступают сигналы с выхода логического уст- 25 ройства 17 и через блок 14 нелинейности с выхода блока 16 определения температуры обмотки возбуждения. Эти сигналы уменьшают значение задания тока возбуждения при превышении 30 допустимого значения тока якоря, для чего служит логическое устройство 17, и при превышении допустимого значения температуры обмотки 3 возбуждения, для чего служат блок 14 нелинейности н блок 16 определения температуры обмотки возбуждения. В результате на выходе пропорционального усилителя 28 появляется скорректированный сигнал задания тока возбужде- 40 ния. Этот сигнал сравнивается на входе компаратора 29 с сигналами обратной связи по току возбуждения, поступающими на четвертый и пятый входы регулятора 5 тока возбуждения, равно как и на входы компарато" ра 29.

Сигнал с выхода датчика 11 тока возбуждения пропорционален фактическому значению тока возбуждения и образует жесткую обратную связь.

Сигнал с выхода дополнительной обмотки 18 возбуждения пропорционален производной полезного магнитного потока главных полюсов и служит для обеспечения динамической стабилизации контура регулирования тока возбуждения, образуя гибкую обратную связь по току возбуждения. В эависи1436255

Формула изобретения

1. Злектропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключенак регулируемому преобразователю, а обмотка. возбуждения — к управляющему возбудителю, в цепь управления которого включен регулятор тока возбуждения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами задатчика минимального тока возбуждения и первого блока нелинейности типа "насыщение" через развязывающие диоды, датчики тока якоря и тока возбуждения и датчики напряжения на якоре и напряжения на обмотке возбуждения, второй блок нелинейности типа зона нечувствительности" и блок выделения модуля, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и

45

Для этого на неинвертирующий вход пропорционального усилителя 34, равно как и на третий вход блока 16 определения температуры, поступает сигнал с датчика 3 напряжения воэ5 буждения, пропорциональный U, а на инвертирукнцие входы, равно как и на первый и второй входы блока 16, поступают сигнал от датчика 11 тока 1р возбуждения, пропорциональный i и сигнал с выхода дополнительной

di обмотки 18, пропорциональный Ь и

В результате на выходе пропорцио15 нального усилителя 34, равно как и на выходе блока 16, образуется сигнал, пропорциональный перегреву обмотки 3 возбуждения. Конденсатор 35 служит для ограничения влияния помех. 2О

Сигнал с выхода блока 16 определения температуры обмотки возбуждения пос тупает на вход блока 14 нелинейности, имеющего характеристику типа

"зона нечувствительности", которая изображена на фиг. 7. При приближении температуры к недопустимому уровню на выходе блока 14 нелинейности появляется сигнал, который поступает на вход регулятора 5 тока возбуждения и снижает задание на ток возбуждения.

Таким образом, в результате применения изобретения повышается быстродействие и надежность предлагаемого электропривода. надежности, в него введены блок определения температуры обмотки возбуждения и блок определения режима, а электродвигатель снабжен дополнительной обмоткой возбуждения, расположенной на главных полюсах, при этом первьпЪ, второй и третий входы блока определения режима соединены соответственно с выходами датчика тока якоря, датчика напряжения на якоре и блока выделения моруля, соединенного своим выходом с входом первого блока нелинейности типа

"насыщение", а выход .блока определения режима подключен к третьему входу регулятора тока возбуждения, четвертый и пятый входы которого связаны соответственно с выходом датчика тока возбуждения и выводами дополнительной обмотки возбуждения, которые вместе с выходом датчика напряжения на обмотке возбуждения подключены также к входам блока определения температуры обмотки возбуждения, выход которого через второй блок нелинейности типа "зона нечувствительности" подключен к шестому входу регулятора тока возбуждения.

2. Электропривод по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок определения режима содержит неинвертирующий пропорциональный усилитель, два компаратора, три диода, стабилитрон и логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом катод стабилитрона служит вторым входом блока определения режима, аноды первого и второго диодов образуют первый и третий его входы, а их катоды соединены с входами логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого, связанный с катодом третьего диода, подключен через указанный диод к ограничива ющему входу неинвертирующего прапор" ционального усилителя, вход которого связан с анодом стабилитрона, а выход является выходом блока определения режима.

3. Электропривод по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что регулятор тока возбуждения содержит конденсатор и соединенные последовательно пропорциональный усилитель и компаратор, выход которого является выходом, а входы — пятым и шестым входами регулятора тока возбуждения, первый и второй неинвертирующие входы пропорционального усилителя

14362

9 являются первым и вторым входами регулятора, первый и второй инвертирующие входы этого усилителя являются третьим и четвертым входами регулятора, при этом конденсатор включен между выходом и инвертирующим входом пропорционального усилителя.

4. Злектропривод по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что регу- 1О лятор тока возбуждения содержит конденсатор, резистор и два последовательно включенных пропорциональных усилителя, первый и второй неинвертирующие входы первого пропорционального усилителя являются первым

1О и вторым входами регулятора, а первый и второй инвертирующие входы— третьим и четвертым входами регуля-. тора, первый и второй инвертирующие входы второго пропорционального усилителя являются соответственно пятым и шестым входами регулятора, а выход этого усилителя является выходом регулятора, при этом конденсатор включен между инвертирующим входом и выходом первого пропорционального усилителя, между неинвертирующим входом которого и выходом второго пропорционального усилителя включен резистор.

1436255

МЗб255

Составитель В. Кузнецова

Техред Л. Сердюкова Корректор C. Ыекмар

Редактор А. Мотыль

Заказ 5658/55

Тираж 584- Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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