Электропривод постоянного тока

Электропривод постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭЛЕКГРОТШВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, eoiteixiausHft электрода rate ль, упраяяяемые пйое азователи в цели якоря элвктродвнгаселя It в цепи его Q6Moir(tM возбуждения, вход последнег из через выделения мод ля х сик«мем с датчиком тока якоря, посл«и овжгвлы1О вкякмёН:Ные э адатч йк напряжения/на якоре,, регулятор напряжения и регулятор c ieek4 к вхо;{ам кото ptzK подключены соответственно датчики напряжения и якоря, а также включенный в ii&nit-oQgpaTilbli связи PCL гулятора блок ограничения тока якоря, к зп1 Ш1Ющему пжащу кр торого через cyMMstOi тэакп10((ег)ы датчик напряжения йа якоре и датчик тока возбуждения, операцндш{ый усилитель с блоком ограничения в цепи обратной связи и блок нелинейности, о т л и чаю щи и с я тем, что, с цель повышения Надежности в него ввеяеша датчик упругого момента, блок задания максимального момента и аиализат4:ф формы напряжения сетн, при дтом опё раиионный усилитель включен между за датчиком Напряжения HaOfiKopevB ре гулятором напряжения, а управл1вдв1Ий вход Плока ограничения в цепи его об ратной связи блок нелинейности соединен с задатчиком макси 4гш1 ного но мента и датчиком упруrotxa момента, причам Вход су «4атс1 а дополнитеяЫ1о соединен с анализатором формл напряжения сети.

",КЯ) Н 02. Р 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ДФФстЩнньй ЙОыи ет ОООР йб дюма изовчгмей и ояФытий

М»»ТО»»4СМЪ Я»ИД»Т»»»СТВЪ (21) 3996263/24 07 (22) 22, 16.. Ç6 (46) 15.06.83. Ron. В 22 (72) Я.В.Иительман, И .N.Иительман, gif .Переслегни н . И.Д.Такшин

7i) .- Производственно-техническое ,предприятие "Укрчерметавтоматика" н

Московский ордена Трудового красного

-::Знамени горний институт

{53) 62-83з621.314.5.{088.8)

{56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 584419, кл..Н 02 Р 5/06, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

В 456345, кл. В 02 Р 5/ОО, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

В569131: кл. М- 92 Р 5/26 1973-.

4. Авторс(еее свидетельство СССР

В-ВЬВМО., ки» Н 01 Р 5/Об, 1979.

{54) (57) ЭЛЕХИ?ОПРИВОД ПОСТОНННОГО

ТОХА,. содврж4аций элект родви гатель, управляевне ирвобраэователи в цепи якоря электродвигателя -и в цепи его обмотки. аоэбуждвния, вход последнего кэ котормк чЕрез брюк выделения моду:ля соединен.с Датчиком тока якоря, посладовааельно включенные эадатчнк напряжения на якоре, регулятор напряжения и регулятор . иц а, к входам которых подключенц соотватственно датчики напряжения и тока якоря, а такае включенный в gym обратной связи регулятора напряирмнви блок ограничения тока якоря, к ущ аияяюэФму- вижу.которого, через сумматор подключены ам чик напряжения на якоре и датчик тока воэбуждення, операционный усилитель с блоком ограничения в цепи обратной связи н блок нелинейности, о т л и ч а ю щ н и с я. тем, что, с целью повышения надежности, s мего введены датчик упругого момента, блок задания максимального момента и анализатор . форма напряжения сети, при этом опе.- Я. рационннй усилитель включен между эа датчиком напряжения на якоре и регулятором напряжения, а управляющий вход блока ограничения в цепи его обратной связи через блок ннлинейности соединен с задатчнком максимального Я момента и датчиком упру ачэ меаента, причем-вход суьиатора дополнительно соединен с анализатором фосеа напряжения сети.

1023600

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока в привоце механизмов, Которые в силу особенностей своей работы могут испытывать частые стопорения, например механизм экскаватора при столкновении ковша с непреодолимыы препятствиями. При.этом электропривод выполняется по системе генератор-двигатель или тиристорный преобразователь"- двигатель.

Высокое быстродействие и надежность современного электропривода могут Мть получены при полном учете всех его инерционностей и осо4 5 бых требований к ограничению его ре-, жимов

Известен электропривод постоянного тока, содержащий блок регулируемого ограничения тока якоря в цепи . 2О управления преобразователем якорной цепи, к управляющему входу которого подключен выход датчика тока якоря (1).

В этом электроприводе уставку токоограничения изменяют в функции ве- 25 личины тока якоря, в результате чего несколько уменьшаются динамические усилия в механизмах, электроприводы которых выполнены иа базе систеыя генератор-двигатель, однако при этом Зо

-не учитываются коммутационные ограничения режимов электродвигателя,состояние питающей сети, а также режим перед стопорением, что в значительной степени отрицательно сказывается на надежности и быстродействии электромеханической системы.

Известен также электропривод, в котором сравнивается сигнал, задающий допустимую нагрузку, с сигналом 40 обратной связи, зависящим от.суммы сигналов тока нагрузки и скорости двигателя, и уменьшается напряжение на выходе преобразователя при превышении сигналом обратной связи сигна- 45 ла, задающего допустимую нагрузку.

В этом электроприводе сигнал обратной связи, зависящий от суюаа сигналов тока нагрузки и заданной ско-, рости, корректируют по условиям обес-50 печения сулю динамического и статического момента (21. !

Недостатками электропривода являются отсутствие учета возможных режимов регулируемого преобразователя переменный ток — постоянный, что может приводить к полному нарушению тормозного режима, i .å. опрокидыванию инвертора при торможении или опроки дыванию приводного электродвигателя 60 преобразовательного агрегата, отсутствие учета предельных коммутационных воэможностей электродвигателя и генератора, ограничение суммы динами". ческого и статического момента толь- 65 ко на валу электродвигателя, отсутсгвие учета режима питающей сети.

Известен электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием, содержащий задатчик, последовательно включенные регулятор напряжения с ограничителем выходного сигнала в цепи его обратной связи и регулятор тока якоря, регулятор возбуждения, и датчики напряжения, тока якоря и тока возбуждения, подключенные к входам соответствующих регуляторов, при этом упомянутый

:ограничитель через суьиатор и блоки нелинейности соединен с датчиком напряжения и через тот же сумматор и блок нелинейности с датчиком тока возбуждения, а датчик тока *якоря через дополнительно введенный нелинейный блок соединен с входом регулятора тока возбуждения, параллельно которому включен ограничитель, вход котоуого связан с датчиком напряжения 3).

Недостатками этого устройства являются отсутствие учета величины напряжения в упругих элементах механических передач, которое имеет место в режиме, предшествующем режиму стопорения, а также необходимость раздельного ограничения мощности приводного двигателя преобразовательного агрегата в тормозных и двигательных режимах в функции величины основной гармоники напряжения питающей сети переменного тока.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель и управляемые преобразователи в цепи якоря электродвигателя и в цепи его обмотки возбуждения, вход последнего из которых через блок выделения модуля соединен с датчиком тока якоря, последовательно включенные задатчик напряжения на якоре, регулятор напряжения и регулятор тока, к входам которых подключены соответственно датчики напряжения и тока якоря, а также включенный в цепь обратной связи регулятора напряжения блок ограничения тока якоря, к управлякщему входу которого через сумматор подключены датчик напряжения на якоре И датчик тока возбуждения, операционный усилитель с блоком ограничения s цепи обратной связи и блок неиинейности f4), Однако в известном электроприводе не учитываются необходимость изменения уровня ограничения частоты вращения от напряжения в упругих элементах передач, а также необходимость раздельного ограничения мощности приводного двигателя преобразовательного агрегата и тормозных и двигательных

1023600 режимах в функции величины основной гармоники напряжения питающей сети переменного тока в случае выполнения электропривода по системе генератордвигатель, что приводит. к снижению надежности электромеханической системы вследствие перегрузки упругих элементов передач под действием различного вида стопорений, особенно при режиме опрокидывания приводного двигателя преобразовательного агрегата.

Целью изобретения является повышение.,надежности.

Цель достигается тем, что в электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель и управляемве преобразователи в цепи якоря электродвигателя и в цепи его обмотки возбуждения, вход последнего из которых через блок выделения модуля соединен 2О с датчиком тока якоря, последовательно включенные задатчик напряжения на: якоре, регулятор напряжения н регулятор тока, к входам которых подключены соответственно датчики напри-,; жения и тока якоря, а также включенный ss цепь обратной связи регулятора напряжения блок ограничения тока якоря, к управляющему входу которого через сумматор подключены датчик напряжения на. якоре и датчик тока возбуждения, операционный усилитель с блоком ограничения в цепи обратной связи и блок нелинейности, введены датчик упругого момента, блок задания максимального момента и анализатор формы напряжения сети, при этом операционный. усилитель включен между эадатчиком напряжения на якоре и регулятором напряжении, а управляющий вход блока ограничения в цепи его об- 40 ратной связи через блок нелинейности соединен с эадатчиком максимального момента и датчиком упругого момента, причем вход сумматора дополнительно. соединен с анализатором формы яапрякения сети.

На чертеже изображена схема электропривода.

Электропривод содержит управляе.мый преобразователь 1 в цепи якоря 2 электродвигателя и управляемый преобразователь 3 в цепи его обмотки 4 возбуждения, вход преобразователя 3 через блок 5 выделения .модуля соединен с датчиком 6 тока якоря, последовательно включенные задатчик 7 напряжеиия на якоре, регулятор 8 напряжения и регулятор 9 тока якоря, к входам которых подключены соответствеиио датчики 10 и 6 напряжения и то-60

: ка якоря, а также включенный в цепь обратной связи регулятора 8 напряжения блок 11 ограничения тока якоря, к управляющему входу которого через сувметор 12 подключены датчик 10 на65 пряженйя на якоре и датчик 13 тока возбуждения, операционный усилитель

14 с блоком 15 ограничения в цейи обратной связи и блок 16 нелинейноети.

8 электропривод введены датчик 17 упругого момента, блок 18 задания максимального момента и анализатор 19 форьи напряжения сети, при этом операционный усилитель 14 включен между задатчиком 7 напряжения на якоре ирегулятором 8 напряжения, .а управляющий вход блока 15 ограничения в цепи

его обратной связи черЕз блок 16 нелинейности соединен с задатчиком 18 и с датчиком 17 упругого момента,йричем вход сумматора 12 дополнительйо . соединен с анализатором 19 фа@вы ssi-. пряжения питающей сети, который подключен к датчику тока 20, и выводом переменного тока преобразователя 1.

Датчик 10 напряжения на якоре соединен с входом суммагора 12 через блок

21 выделения модуля, а датчик 17 упругого момента соединен с механизмом

22. Управляеммй преобразователь 1 выполнен на базе генератора 23 с вентильным возбудителем 24 в цепи его. .обмотки 25 возбуждения и приводного электродвигателя 26 переменного тока (синхронного или асинхронного) .

Электропривод работает следующим образом.

При выполнении преобразователя 1 на базе систевм генератор-двигатель . сигнал с выхода задатчика 7 напряже; ния на якоре определяется напряжением подпора на блоке 15 ограничения и оп-. ределяет напряжение на выходе пре- образбвателя 1 н частоту вращения якоря 2 электродвигателя. Напряжение в упругих элементах передач электро-механической системы опреДЮЛЯЕТСН ИЭ COOT НОШЕНИЯ бакр где 6 — суммарное напряжение в элементах передачи; — угол закручивания упругого элемента.

Поэтому при необходимости ограничения механических напряжений в элементах передачи следует ограничивать угол закручивания элементов передач . А 4

МОКС

Так как угол закручивания упругих элементов передач и запасенная, - в них потенциальная энергия пропорциональны дру г другу., а запас кинетической энергии. пропорционален ща, следует ограничивать напряжение на выходе усилителя 14,, исходя из максимально допустимой yr лозой частоты вращения ЭДС иэ следующего соотношения <4 m lll ю . (1.) д Я

1023600 где И . — максимально допустимый.

Мокс момент, передаваемый каждым упругим элементом

И вЂ”, статический момент в этом же упругом элементе;

3 - суммарный приведенный момент инерции, включакщнй момент инерции электродвигателя и других элементов передач между электродвигателем и данным элементом1О передачи, (Ю вЂ” допустимая частота вращения электродвигателя, определяемая для каждого элемента передачи. 15

При соблюдении соотношения (13 обеспечивается возможность при самом разном стопорении ограничивать допустимым уровнем механические нагрузки в упругих элементах передач. Исходная } информация для Формирования зависимос ти (1 ) получается на входе блока 16 нелинейности как разность сигналов на выходе датчика 17 упругого момента и задатчика 18 максимального момента,g5 а величина коэффициента К определяется как и механизмом, так и возможностью рекуперацни части запасенной кинетической энергии электромеханичес-. кой системы в сеть через преобразова-gg тель 1.

Приближение величины упругого момента к максимально допустимой величине приводит к снижению до близких к нулю значений сигнала на выходе усилителя 14 и входе регулятора 8 напряжения, что обеспечивает отсутстwe колебаний момента на валу электродвигателя в стопорных режимах и повышение надежности электромеханической системы.

Учет скорости изменения разности моментов на валу электродвигателя, . осуществляемый блоком 16 нелинейности, позволяет начать упреждающее торможение электродвигателя, снижать з -4$ ранее запас его кинетической энергии и sceN совокупностью этих мер ограничить динамические нагрузки на электромеханическую систему и повысить ее надежность. 50 (Для обеспечения высокой надежности электромеханической системы требуЕтся надежная рекуперация в сеть части .запасенной кинетической энергии ограничение двигательных режимов. 55

Это достигается тем, что при помощи сумматора 12,. управляющего токоограничением, выявляется доминирующее в каждом отдельном режиме ограничение, т.е. то ограничение, которое обуслов-60 ливает наименьщее значение предельно допустиьюго тока якоря, .что обеспечи-. вается подключением через сумматор

12 необходимого напряжения подпора встречно к выводам постоянного тОка блока 11 ограничения. Сигналами, действукщими на выходное напряжение ре . гулятора 8 напряжения, являются сигналы пропорциональные току обмотки 4. возбуждения и модулю напряжения на якоре 2 электродвигателя, а также сигнал с выхода анализатора 19, определяемый близостью режима преобразователя 1 к предельно допустимому.

Так, например, при выполнении преоб разователя 1 в виде генератора 23 с вентильным возбудителем 24 в цепи обмотки 25 возбуждения генератора и асинхронным приводным двигателем сигнал на выходе анализатора 19 Форь@ руют в виде напряжения пропорционального

ЛЬюкс 1 4e " y g "ll cl )

1 где К - коэффициент пропорциональности

Р— максимальная опрокидывающая мОщнОсть на Валу мокс электродвигателя

Р - t îòôåáëÿåìàÿ электродвигателем мощность;

КПЙ. электродвигателя нри

МОЩНОсти близкОЙ к Рмокс

Oq- напряжение основной гармонической составляющей.

Приближение 0 < к недОстимо низким значениям вызывает через анализатор 19 от эаничение на входе регулятора 9 тока якоря, снижение Ро н увеличение lJq, что в свою очередь, обеспечивает увеличение устойчивости режима движения нли торможения н, тем самым, увеличение надежности работы электромеханичЕской системы в целом.

При применении в качестве электродвигателя 26 синхронного электродвитателя влияние 0 Определяется зависимостью

%мокс l и«--к, ц -,„,) (з) а отраничение Рок при огРаничении

*ока якоря приводит к повьааению воэмощности увеличения выработки реактивной мощности и увеличения 0< .

Прн осуществлении зависимости (2) значение (Рокт) для двигательного и тормозного режима электродвигателя

26 в общем случае различны. Этим обеспечивается увеличение синхрониэирукщего - момента электродвига-. теля и повышение надежности работы при вода и электромеханической системы в целом.

При иопольэованин в качестве преобразователя 1 вентмльного преобразователя ограничение тока якоря 2 происходит при рекуперации энергии в сеть в Функции амплитуды напряже1023600

Составитель В. Кузнецова

Редактор Л.Веселовская Техред Т.Иаточка Корректор Л. Бокшан

Заказ 4235/47 Тирая» 687 Подпи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния, подведенного к преобразователю

1, и потребляемой активной мошности, что обеспечивает защиту от опрокидывания ииварториого режима преобразователя 1 .и повью ение надежности электрсмеханической системы в целом.

Регулирование тока возбуждения в

ФУнкции тока якоря по цепи датчик 6блок. 5 выделения модуля обеспечивает бОлее мягкие механические характерис- о тики привода, уменьшение электро-ме.ханической постоянной электродвигателя, что ведет к уменьшению динами-. ческих нагрузок.

Таким образом, предложенный электропривод по- сравнению с известными обеспечивает снижение динамических нагрузок в механической системе и исключение возможности опрокидывания режима преобразовательного агрегата при стопорении.