Электропривод постоянного тока по системе генератор - двигатель

Электропривод постоянного тока по системе генератор - двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроприводам постоянного тока по системе генератор-двигатель и может быть использовано в механизмах с тяжелыми условиями работы. Целью изобретения является повышение надежности электромеханической системы. Электропривод содержит возбудитель 5 генератора с суммирующим элементом, имеющим обмотки управления на входе, интегратор 6 с управляемым ключом, шунтирующим цепь его обратной связи. Входы интегратора 6 соединены с выводами шунта 21, включенного в якорные цепи генератора 4 и электродвигателя 1, с выводами обмоток 2 дополнительных полюсов и компенсационной и с выводами генератора 4. Выходной сигнал интегратора 6 через триггер 8 управляет транзисторным ключом 9, шунтирующим резисторы 16 или 17 в цепях обмоток обратной связи возбудителя 5. Сравнение сигналов с шунта и с дополнительных полюсов позволяет изменять уровень сигнала обратной связи в функции нагрева якорных обмоток и тем самым, ограничивать нагрев электродвигателя и улучшать его коммутацию. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECflYEi JlHK (51) 4 H 02 P 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

p" в с с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4216221/24-07 (22) 30. 03. 87 (46) 15. 05.89. Бюл. Y - 18 (7l) Научно-производственное объединение "Черметавтоматика" (72) Е,Е.Зайцев, M.В,Мительман и Т.M.Самоходкина (53) 62 — 83:621.314.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 637937, кл. Н 02 P 5/22, 1975.

Авторское свидетельство СССР Е- 1014088, кл. Н 02 Н 7/08, 1982. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

ПО СИСТЕМЕ ГЕНЕРАТОР-ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электролриводам постоянного тока по системе генератор — двигатель и может быть использовано в механизмах с тяжелыми условиями работы. Целью изобретения является повышение надежности электромеханической системы. Электропри„„SU„„1480074 А 1 вод содержит возбудитель 5 генератора с суммирующим элементом, имеющим обмотки управления на входе, интегратор 6 с управляемым ключом, шунтирующим цепь его обратной связи. Входы интегратора 6 соединены с выводами шунта 21 âêëþ÷åííoãî в якорные цепи генератора 4 и электродвигателя 1, с выводами обмоток 2 дополнительных полюсов и компенсационной и с выводами генератора 4. Выходной сигнал интегр атора 6 через триггер 8 управляет транзисторным ключом 9, шунтирующим резисторы 16 или 17 в цепях обмоток обратной связи возбудителя 5. Сравнение сигналов с шунта и с дополнительных полюсов позволяет изменять

/ уровень сигнала обратной связи в функции нагрева якорных обмоток и тем самым ограничивать нагрев электродвигателя и улучшать его коммутацию. 3 ил.

1480074

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам постоянного тока и привода механизмов, работающих в тяжелых условиях.

Цель изобретения — повышение надежности электромеханической системы, На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода; на фиг. 2— пример выполнения интегратора с уп- 10 равляемым ключом, шунтирующим цепь

его обратной связи; на фиг. 3 — диаграммы напряжений на элементах электропривода.

Электропривод постоянного тока по 15 системе генератор — двигатель (фиг.1) содержит один или несколько электродвигателей 1 с компенсационными обмотками и обмотками 2 дополнительных полюсов, подключенный к обмотке 3 20 возбуждения генератора 4, возбудитель

5 с суммирующим элементом, имеющим обмотки управления на входе, интегратор 6 с управляемым ключом, шунтирующим цепь его обратной связи, выделитель 7 модуля, триггер 8 и транзисторный ключ 9. В электропривод введены выделители 10 и 11 модуля, функциональный преобразователь 12 с характеристикой типа "зона нечувствительности", генератор 13 импульсов, подключенные к общей точке 14, фильтр

15, резисторы 16-18, диоды 19, 20 и шунт 21, образующий вместе с компенсационными обмотками и обмотками 2 35 дополнительных полюсов электродвигателей 1 последовательную цепь, соединенную свободным выводом шунта 21 с выводом генератора 4, а другим свободным выводом — с выводом обмотки- 40 якоря электродвигателя 1, при этом соединенный с генератором 4 вывод шунта 21 образует общую точку схемы, выход шунта 21 соединен с входом выделителя 7 модуля, общая точка обмот- 45 ки якоря электродвигателя 1 и упомянутой последовательной цепи подсоединена через фильтр 15 к входу выделителя 10 модуля, общая точка якоря электродвигателя 1 и второго вывода генератора 4 соединена с входом вы- делителя 11 модуля, выходы выделителей 7 и 10 модуля подключены к входам функционального преобразователя

12, выход которого, как и выходы выделителей 7 и 11 модуля, соединен с входами интегратора 6, подключенного своим выходом через триггер к управляющему входу транзисторного ключа 9, два выхода которого соединены порознь с общими точками резисторов и диодов двух параллельных цепей, первая из которых состоит из резистора 16, диода 19 и обмотки 22 управления, а вторая — из резистора 17, диода 20 и обмотки 23 управления, причем общая точка резисторов 16 и 17 присоединена к общей точке схемы, объединенные выводы обмоток 22 и 23 управления подключены через резистор 18 к общей точке обмотки якоря электродвигателя

1 и упомянутой последовательной цепи, а управляющий вход управляемого ключа, шунтирующего цепь обратной связи интегратора 6, соединен с выходом генератора 13 импульсов, Фильтр

15 служит для компенсации индуктивности обмоток 2. На входе возбудителя 5 включены задающие обмотки 24 и 25.

На фиг. 2 интегратор 6 выполнен в виде многовходового интегрирующего усилителя 26, между входом и выходом которого включена разрядная цепочка, 1 состоящая из резистора 27 и управляемого ключа (полевого транзистора) 28.

К затвору этого транзистора присоеди- нен выход усилителя 29 мощности, к входу которого подключен выход потенциального разделителя 30, например оптопары. Вход потенциального разделителя 30 является управляющим входом управляемого ключа 28.

Электропривод работает следующим образом.

При протекании тока по якорной цепи с выхода генератора 4 по якорям электродвигателей 1, обмоткам 2 якорноГ цепи и шунту 21, по резистору 18 и 1в зависимости от полярности сигнала обратной связи) обмотке 22 или 23, диоду 19 или 20 и резистору 16 или 17. протекает ток обратной связи. Ампервитки обратной связи по току, образуемые обмоткой 22 или 23, уменьшают в двигательном режиме (и увеличивают в тормозном) результирующие ампервитки на входе возбудителя 5, т.е. действуют противоположно ампер-виткам задающих обмоток 24 и 25. В результате ограничиваются напряжение на выходе возбудителя 5, ток обмотки 3 возбуждения и напряжение на якоре генератора 4. Величины резисторов 16, 17 и 18выбраны таким образом, чтобы максимальный ток якорей электродвигателей 1 при максимальном токе задания

1 480074 не превышал наибольшего допустимого тока. Величина резистора 18 устанав— ливается по условиям обеспечения уровня ограничения величины тока ми5 нимальными требуемыми значениями при закороченном резисторе 16 или 17. Выбор всех промежуточных значений токов якорей электродвигателей 1 выполняется автоматически путем импульсной !О модуляции (путем закорачивания") величины резисторов 16 и 17, при этом частота закорачивания должна быть значительно (в 2-3 и более раз) вьппе частоты пульсаций напряжения на выхо- !5 де возбудителя 5. Например, при частоте пульсаций 300 Гц (трехфазная мостовая схема на выходе) частота модуляции должна быть более 500-600 Гц.

При протекании тока по якорной цепи 2р на выходе выделителя 7 модуля появляется сигнал, пропорциональный модулю . тока якорной цепи. Этот сигнал интегрируется при помощи интегратора 6, на его выходе и на выходе входящего в 25

его состав интегрирующего усилителя

26 появляется линейно нарастающее напряжение (фиг. 3).

Одновременно генератор 13 импуль.сов вырабатывает с частотой, определяемой напряжением, приложенным к резистору 31, сбрасывающие импульсы относительно малой продолжительности, которые поступают на управляющий .вход управляемого ключа 28 (фиг. 2).

Эти импульсы проходят через потенциальный разделитель 30, усилитель

29 мощности и поступают на затвор полевого транзистора 28. Сопротивление разрядной цепи, состоящей из перехода сток — исток транзистора 28 и резистора 27, становится низким, интегратор 6 превращается в пропорциональный усилитель с низким коэффициентом усиления, напряжение на его выходе становится близким к нулю. После.снятия сбрасывающего импульса с затвора транзистора 28 начинается новый цикл нарастания напряжения на выходе интегрирующего усилителя 26, т.е. на выходе интегратора 6.

Линейно нарастающий сигнал с выхода интегратора 6 поступает на вход триггера 8, при этом скорость нарастания сигнала на выходе интегратора

6 определяется сигналом на его входе. 55

При наличии сигнала только на выходе выделителя 7 модуля, что соответству-, .ет режиму трогания с места, скорость нарастания напряжения на выходе интегратора 6 низка. Если ток якорной цепи ниже допустимого, то за интервал времени между поступлениями сбрасывающих импульсов на управляющий вход интегратора 6 сигнал на выходе этого интегратора не достигает значений, достаточных для срабатывания триггера 8, поэтому не срабатывает транзисторный ключ 9, резисторы !6 и

17 остаются незашунтированными, величина отрицательной обратной связи по току по цепям резистор 17 — диод 20 — обмотка 23 — резистор 18 или

16 — диод )9 — обмотка 22 — резистор !

8 не меняется.

При токе, превышающем допустимый, т.е. при напряжении на выходе интегратора 6, равном или большем напряжения срабатывания триггера 8, сигнал с его выхода поступает на вход тран— зисторного ключа 9, он срабатывает, резисторы 16 и 1 7 оказываются периодически (с частотой поступления импульсов от генератора !3) зашунтированными, увеличивается средний ток отрицательной обратной связи в обмотке 22 или 23, а также диода 20 или 19 и резистора 18. Напряжение на выходе генератора 4 в двигательном режиме уменьшается, в тормозном — увеличивается, тем самым ограничивается ток якорей электродвигателей 1.

По мере разгона электродвигателей растет напряжение на выходе генератора 4, вследствие чего растет напряжение на входе и выходе выделителя

11 модуля, поэтому сумма сигналов на входе интегратора 6 и, следователь.но, скорость нарастания напряжения на его выходе будет больше. Триггер

8 срабатывает при меньших значениях тока якорной цепи и происходит периодическое закорачивание резисторов 16 и 17, увеличение тока обмотки 22 или

23 обратной связи по току якоря и, как следствие, ограничение тока якоря тем меньшими значениями, чем выше напряжение на якоре. Такая зависимость предельно допустимого тока якоря от напряжения обеспечивает снижение искрения и коммутационной напряженности на коллекторе.

С повьппением температуры всех обмоток якорной цепи и ростом их сопротивления растет (при том же токе) падение напряжения. Величина падения

1480074

20 (4) 15 о 2(о1 т.е. напряжения на обмотках 2 определяется следующим известным выражением: где R — "холодное" активное сопро (о) тивление обмоток 2;

Ы с„ — температурный коэффициент изменения сопротивления меди; — изменение температуры обмос ток 2 по сравнению с температурой, когда было определено Р о — индуктивность обмоток 2.

Фильтр 15 подавляет динамическую . составляющую напряжения hU и поэтому напряжение на его выходе равно

+ K„K < «, (2) В результате обработки этого сигнала выделителем 10 модуля на его выходе появляется сигнал, равный

11 о 15 Kqo Fg(oq (Ig + К К о Re

«а"с1I 1 (3)

Пигнал на выходе выделителя 7 модуля равен

Гсли выбрать коэффициент передачи выделителя 7 модуля как то разность сигналов на выходе выделителей 7 и 10, т.е. сигнал, определяющий выходное напряжение функционального преобразователя 12, будет определяться соотношением

1 8х(л П1о 117 К15 K so Rz(o) lIg) +

+ K, ° К,,В.,КЬ., lIyt — К„, Rv(o) IQl (ба)

Таким образом, напряжение на входе функционального преобразователя

12 является функцией перегрева Qt ) и величины, определяющей скорость нарастания перегрева в последующем (Тю!) °

При превьппении напряжением на входе функционального преобразователя

12 заданного уровня на его выходе появляется напряжение, которое также увеличивает скорость нарастания напряжения на выходе интегратора 6, усиливается отрицательная обратная

55 связь по току якоря, ток якоря уменьшается, что, естественно, приводит к ограничению скорости нарастания перегрева, а затем и самого перегрева.

При отказе выделителя 7 модуля или фильтра 15 и выделителя 10 модуля также происходит рост напряжения на выходе функционального преобразователя 12 и ограничение тока якоря малы- . ми значениями, Таким образом, кроме ограничения нагрева электродвигателя изобретение обеспечивает защиту электродвигателя от отказа датчиков, а снижение тока якоря с ростом напряжения приводит к обеспечению высокого качества коммутации, т.е. обеспечивается повышение надежности электродвигателя и снижается число отказов и их последствий.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока по системе генератор — двигатель, содержащий один или несколько электродвигателей с компенсационными обмотками и обмотками дополнительных полюсов, подключенный к обмотке возбуждения генератора возбудитель с суммирующим элементом, имеющим обмотки управления на входе, интегратор с управляемым ключом, шунтирующим цепь его обратной связи, первый выделитель модуля, триггер и транзисторный ключ, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения надежности электромеханической системы, в него введены два вьщелителя модуля, функциональный преобразователь с характеристикой типа "зона нечувствительности", генератор импульсов, фильтр, три резистора, два диода и шунт, образующий вместе с компенсационными обмотками и обмотками дополнительных полюсов электродвигателей последова- тельную цепь, соединенную свободным выводом шунта с выводом генератора, а другим свободным выводом — с выводом обмотки якоря электродвигателя, при этом соединенный с генератором вывод шунта образует общую точку схемы, выход шунта соединен с входом первого вьщелителя модуля, общая точка обмотки якоря электродвигателя и последовательной цепи подсоединена через фильтр к входу второго выделителя модуля, общая точка якоря элект! 480074 родвигателя и второго вывода генератора соединена с входом третьего выделителя модуля, выходы первого и второго выделителей модуля подключены к входам функционального преобразователя, выход которого, как и выходы первого и третьего выделителей модуля соединены с входами интегратора, подключенного выходом через триггер к управляющему входу транзисторного ключа, два выхода которого соединены порознь с общими точками резисторов и диодов двух параллельных цепей, первая из которых состоит из первого резистора, первого диода и первой обмотки управления, а вторая — из второго резистора, второго диода и второй обмотки управления, причем общая точка резисторов присоединена к общей точке схемы, объединенные выводы обмоток управления подключены через третий резистор к общей точке обмотки якоря электродвигателя и последовательной цепи, а управляющий вход управляемого ключа соединен с выходом генератора импульсов, 1480074

Составитель В. Кузнецова

Редактор А.Маковская Техред Л.Сердюкова

Корректор С.Шекмар

Заказ 2555/53 Тираж 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101