Устройство для управления электроприводом постоянного тока

Устройство для управления электроприводом постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (ii) 556546

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.11.74 (21) 2077646/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 23.05.77,(51) М. Кл.2 Н 02Р i5/06//

В 66В 1/30

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Женов и В. А. Резников (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к технике управления электроприводами постоянного тока установок типа шахтных подшипников с реверсированием привода по цепи возбуждения двигателя.

Известно устройство для управления электроприводом постоянного тока с реверсированием по цепи возбуждения, в котором с целью обеспечения плавности переходного процесса при реверсировании момента двигателя в

«мертвое» время на задатчик скорости осуществляется воздействие, в результате этого рассогласование в системе регулирования скорости сводится к минимуму. Для осуществления указанного воздействия вход интегратора задатчика скорости соединен с выходом датчика тока двигателя.

Недостатком этого устройства управления является неточная обработка заданной тахограммы. Воздействие на задатчик скорости приводит к тому, что угловое расстояние, проходимое якорем двигателя от момента подачи команды на торможение до момента остановки двигателя, не определяется однозначно заданной тахограммой движения, но зависит также от трения в механизме привода и других факторов. Это обстоятельство не имеет значения для приводов таких механизмов, как прокатный стан, но делает этот привод непригодным для шахтных подъемных установок, от

2 которых требуется точная обработка заданной тахограммы, необходимая для остановки подьемного сосуда на заданном уровне.

Известно также устройство для управления электроприводом по системе à — Д с двухзонным регулированием скорости, в котором реверсирование осуществляется изменением полярности напряжения на якоре, а с целью улучшения динамики и повышения точности

1О поддержания скорости вход регулятора возбуждения двигателя подключен к выходу регулятора возбуждения генератора, служащего для изменения напряжения íа якоре двигателя.

15 Недостатком этого устройства является необходимость в реверсивном преобразователе большой мощности (здесь генератор с реверсивным управлением), включаемого в цепь якоря двигателя, а также трудности примене20 ния такого привода для установок типа шахтных подъемников.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления электроприводом постоянного то25 ка шахтной подъемной установки, содержащее нереверсивный тиристорный преобразователь в цепи якоря двигателя, реверсивный тиристорный преобразователь в цепи возбуждения двигателя, автоматические регуляторы

30 скорости, тока якоря и тока возбуждения.

556546

В указанном устройстве регулятору скорости подчинены регулятор тока якоря и регулятор тока возбуждения двигателя. Регуляторы тока якоря и тока возбуждения двигателя имеют общий входной сигнал и общий объект регулирования (электродвигатель) на всех участках тахограммы движения привода.

Структурная схема системы автоматического управления двигателем в процессе работы не изменяется.

Это устройство при правильной его настройке обеспечивает точную отработку заданной тахограммы, плавное движение подъемного сосуда и отсутствие толчков тока якоря. Однако плавное движение подъемного сосуда обеспечивается только при значениях концевой нагрузки, близких к тому, при котором система была настроена, т. е. к оптимальному. При изменении нагрузки в широких пределах в указанном устройстве возникают толчки тока якоря и колебания подъемного сосуда. Этот недостаток связан с параллельным включением двух указанных регуляторов тока. Толчки тока якоря и колебания подъемного сосуда возникают при переходе от двигательного режима к генераторному, т. е. тормозному, в условиях, когда концевая нагрузка мала (не превышает 0,4 оптимальной). На практике часто возникает необходимость в работе с такими значениями концевой нагрузки, ввиду чего для шахтной подъемной установки указанный выше недостаток является существенным.

Целью изобретения является увеличение плавности отработки заданной тахограммы движения при работе установки в широком диапазоне значений концевой нагрузки за счет предотвращения толчков тока якоря и колебаний подъемного сосуда, Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для управления электроприводом постоянного тока установок типа шахтных подъемников датчик тока якоря через согласующее устройство соединен с одним из входов дополнительного сумматора, между вторым входом которого и выходом регулятора скорости включены соединенные параллельно первый разделительный диод и функциональный преобразователь, характеристика которого обратна характеристике намагничивания двигателя, выход дополнительного сумматора через первый блок согласования знака сигнала подключен к входу сравнивающего устройства регулятора тока возбуждения, датчик тока возбуждения через второй блок согласования знака сигнала и второй разделительный диод соединен с одним из входов сравнивающего устройства регулятора тока якоря, между выходом регулятора скорости и другим входом сравнивающего устройства регулятора тока якоря включен третий разделительный диод, а между выходом датчика скорости и входом сравнивающего устройства регулятора скорости включен третий блок согласования знака сигнала.

На черте>кс показана блок-схема предлагаемого устройства для управлснпя электроприводом.

Задатчик 1 скорости соединен с одним из входов сравнивающего устройства 2 рсгулятора 3 скорости. Выход регулятора 3 скорости через первый разделительный диод 4 соединен с одним из входов сравнивающего устройства

5 регулятора б тока якоря. Регулятор б тока якоря через нереверсивный тиристорный преобразователь 7 соединен с якорем 8 двигателя, который является выходным элементом устройства для управления и соединен с барабаном подъемной машины. Выход регулятора 3 скорости черсз параллельное соединение функционального преобразователя 9, характеристика которого обратна характеристике намагничивания двигателя, и второго разделитель toro диода 10 соединен с одним из входов сумматора 11, выход которого через блок 12 согласования знака сигнала подключен к одному из входов сравнивающего устройства 13 рсгулятора 14 тока возбуждения. Выход ре25 гулятора 14 тока возбуждения через реверсив ый тиристорный преобразователь 15 соединен с обмоткой 16 возбуждения. Отрицательная обратная связь по скорости осуществляется через датчик 17 скорости, включенный между якорем 8 двигателя и вторым входом сравнивающего устроЖства 2 регулятора 3 скорости через блок 18 согласования знака сигнала. Отрицательная обратная связь по току якоря осуществляется черсз датчик 19 тока якоря, включенный мс>кду выходом нереверсивного тиристорного преобразователя 7 и вторым входом сравнивающего устройства

5 регулятора 6 тока якоря. Отрицательная обратная связь по току возбу>кдения осуществляется через датчик 20 тока возбуждения, 40 включенный ме>кду выходом реверсивного тиристорного преобразователя 15 и вторым входом сравнивающего устройства 13 регулятора

14 тока возбуждения.

Выход датчика 19 тока якоря через согла45 сующее устройство 21 соединен с вторым входом сумматора 11. Датчик 20 тока возбуждения через блок 22 согласования знака сигнала и третий разделительный диод 23 соединен с трстьим входом сравнивающего устройства

5 регулятора 6 тока якоря.

Два выхода входящего в комплект электропривода блока 24 выбора направления вращения двигателя подключены к входам переключающих элсмснтон 25 и 26, замыкающие контакты которых входят в блоки 12, 18 и 22 согласования знака сигналов, причем каждый из этих блоков состоит из параллельно включенных контакта В переключающего элемента 25 и последовательно соединенного с ин60 вертирующим усилителем И контакта Н переключающего элемента 26.

Устройство работает следующим образом.

В режиме «Подъем груза» замыкаются контакты В. Задатчик 1 скорости формирует сиг65 нал, отобра>кающий требуемую тахограмму

5.56 54 6 движения привода с заданным темпом изменения скорости Пн в режимах разгона и тормо>кения. Указанный сигнал поступает на вход сравнивающего устройства 2 регулятора 3 скорости.

Полярность напряжений на выходе элементов привода в двигательном режиме показана на чертеже знаками «+» и « — » без скобок.

Знаками «+» и « — » в скобках показана полярность этих напряжений в тормозном режиме.

Путь прохождения управляющих сигналов для двигательного режима показан на чертеже сплошной линией. Пунктирная линия показывает путь прохождения управляющих сигналов в тормозном режиме.

Во время разгона при полъеме груза привод работает в двигательном режиме. При этом регулятору 3 скорости подчинены включенные параллельно друг другу контуры рсгулирования токов якоря и возбуждения; сигнал ошиоки отрицательной полярности с выхода регулятора 3 скорости через диол 4 проходит на вход сравнивающего устройства 5 регулятора б тока якоря. При этом действительное значение тока якоря 1, устанавливается в завиял симости от заданного значения !я, и напряжения обратной связи. Одновреме;1но с этим сигнал зада скорости пост, пает на вход сравнивающего устройства 13 через согласующее устройство 21, сум.-.aтор 11 и контакт В блока 12 согласование знака сш.нала. При этом в качестве согласующего устройства 21 используется инвертируюший усилитель. Таким образом, связь между контурами регулироВВННН токов якоря и возбужлеlillH в двигательном режиме явлHOTcH положительной. Коэффициент усиления полоирастся при этом таким, чтобы при нагрузках, составляющих

0,4 — 0,5 Hoìèíàëb.1ой, ток возбужления был равен номинальному. При меньших нагрузках ток возбу>кдения булет меньше номинального, благодаря чему облегча1отся условия перехода приВОла В режим торможения.

По окончании разгона привол переходит в режим движения с установившимися скоростью, якорным током и током возбуждения.

В момент начала тормо>копия сигнал задатчика 1 скорости начинает ммсньшаться. B зависимости от величины поднимаемого груза на входе регулятора 3 скорости появляется сигнал, знак которого определяет необходимость в двигательном или тормозном режиме.

При концевых нагрузка i И, ) (0,4 — 0,5) M, „„„ где М, — номинальное значение концевой с ном нагрузки, свободный выбег установки обеспечивает замедления привола, превышающие заданное. При этом необходим двигательный момент привода меньшей величины, чем момент при равномерном движении.

В этом случае поляоность входного сигнала регулятора скорости 3 остается неизменной, а амплитуда уменьшается. Это вызывает уменьшенные значения токов якоря 1,, и возбужде5

25 и

6з

65 ния 4, . Таким образом, при указанных выше значениях нагрузки в течение всего периода подъема привод работает в двигательном ре>киме, а пути прохождения управляющих сигналов остаются такими же, как на этапе разгона (показаны на чертеже сплошными линиями).

При концевых нагрузках М,(. (0,4—

0,5) М,„„, тормозной эффект груза обеспечивает замедление привода, меньше заданного.

В этом случае на входе регулятора скорости появлястся сигнал, соответствующий превышению действительной скорости П„ над заданной П;, что приводит к изменению полярности выходного сигнала регулятора 3 скорости.

Сигнал такой полярности не может пройти через диоды 4 и 10. Поэтому путь прохождения управляющих сигналов изменяется и принимает внд, соответствующий режиму торможения. Указанная выше форма характеристики функционального преобразователя 9 необходима для обеспечения плавности тормозных режимов привода при нагрузках типа «протягивающего груза».

В соответствии с выходным сигналом функционального преобразователя 9 регулятором

14 тока возбуждения отрабатывается новое заданное значение тока возбу>кдения 1,, с поляоност1 1о противоположного знака по срав-! нению с полярностью в двигательном режиме.

ПРИ ПОЯВЛЕШ1И тОКа 1н, ОтРИЦатЕЛЬНОй ПОЛЯРности на вход регулятора б тока якоря через разделительный диод 23 и контакт В блока 22 согласования знака сигнала поступает сигнал

I,, от датчика 20 тока возбу>кдения. Под действием ЭДС якоря в цепи последнего появляется ток 1„, который в виде сигнала отрицательной обратной связи поступает через датчик 19 тока якоря, согласующее устройство 21, сумматор 11 и контакт В блока 12 согласования знака сигнала на вход сравнивающего устройства 13 регулятора 14 тока возбуждения, устанавливая на входе последНЕГО РЕЗУЛЬтИРУЮШИй СИГНаЛ Лр„— — Л1я,— — Л1,,— Жн.. который определяет величину тормозного момента, развиваемого двигателем в генераториом режиме.

По мере уменьшения действительной скорости в соответствии с заданной тахограммой уменьшастся и значение ЭДС якоря двигателя, являющегося в данном режиме источником энергии и работающего на противо-ЭДС якорного преобразователя в инверсном режиме. При этом контуром регулирования якорного тока поддерживается постоянное значение 1,, в соответствии с заданным 1„, и соответственно постоянное значение тормозного момента двигателя вплоть до остановки последнего.

В режиме «Спуск груза» контакты В блоков 12, 18, 22 согласования знаков сигналов разомкнуты, а контакты Н замкнуты, благодаря чему между выходом датчика 17 скоро556546 сти и входом сравнивающего устройства 2, между сумматором 11 и сравнивающим устройством 13, между выходом датчика 20 тока возбуждения и разделительным диодом 23 включаются инвертирующие усилители И, этим обеспечивается работа схемы, аналогичная ее работе в режиме «Подъем груза».

Таким образом, соединение датчика тока якоря с одним из входов сравнивающего устройства регулятора тока возбуждения обеспечивает непосредственную связь между текущими значениями тока якоря и тока возбуждения, что способствует уменьшению колебаний подъемного сосуда и тока якоря. Благодаря униполярности преобразователя, питающего цепь якоря, указанная связь в двигательном режиме является положительной, а в тормозном режиме — отрицательной, Включение разделительных диодов придает устройству свойства системы автоматического регулирования с изменяющейся структурой.

В двигательном режиме первый и второй разделительные диоды открыты, а третий диод закрыт. При этом регулятору скорости подчинены включенные параллельно друг другу контуры регулирования тока якоря и тока возбуждения. В тормозном режиме привода первый и второй диоды закрыты, а третий диод открыт. При этом регулятору скорости подчинен контур регулирования тока возбуждения, которому в свою очередь подчинен контур регулирования тока якоря. В этом режиме входной сигнал, поступающий на регулятор тока возбуждения, формируется функциональным преобразователем с характеристикой вход — выход, обратной характеристике намагничивания, скорость нарастания тока якоря определяется скоростью нарастания тока возбуждения. Соответственно результирующий электромагнитный момент двигателя изменяется с допустимой скоростью, что предотвращает черезмерные динамические усилия в ка11атах.

З0

Благодаря этому обеспечиваются устойчивые тормозные режимы привода при подъеме и спуске грузов, вес которых лежит в пределах от нуля до номинальной величины, Формула изобретения

Устройство для управления электроприводом постоянного тока установок типа шахтных подъемников, содержащее нереверсивный тиристорный преобразователь в цепи возбуждения, автоматические регуляторы скорости, тока якоря и тока возбуждения двигателя, отличающееся тем, что, с целью увеличения плавности отработки заданной тахограммы движения при работе установки в широком диапазоне значений концевой нагрузки путем предотвращения толчков тока якоря и колебаний подъемного сосуда, датчик тока якоря через согласующее устройство соединен с одним нз входов дополнительного сумматора, между вторым входом которого и выходом регулятора скорости включены соединенные параллельно первый разделительный диод и функциональный преобразователь, характеристика которого обратна характеристике намагничивания двигателя, выход дополнительного сумматора через первый блок согласования знака сигнала подключен к входу сравнивающего устройства регулятора тока возбуждения, датчик тока возбуждения через второй олок согласования знака сигнала и второй разделительный диод соединен с одним из входов сравнивающего устройства регулятора тока якоря, между выходом регулятора скорости и другим входом сравнивающего устройства регулятора тока якоря включен третий разделительный диод, ам,ежду выходом датчика скорости и входом сравнивающего устройства регулятора скорости включен третий блок согласования знака сигнала, 556546

Составитель В, Ткаченко

Редактор С. Заика

Техред 3, Тарасова

Корректоры: И. Позняковская и T. Добровольская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1103/16 Изд. № 399 Тираж 914 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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