Система регулирования частоты вращения группы электродвигателей постоянного тока

Система регулирования частоты вращения группы электродвигателей постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДИЙЛЬСТВ (6!) дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 01.03.77 (21) 2457660/24-0 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Союз Советсюп

Соцналнстннвсни»

Республмк

02 Р 5/50

02 P 7/68 ааудэфатайккьй N0Mwor

СССР аа далам язабрВтеккй я юткриткй (53) УДК 621.316. .718. (088.8 ) Опубликовано 05.06.79.Бюллетень %21

Бата опубликования описания 08,06.79 (72) Авторы изобретения. М. А. Нисеньбаум, Е. Б. Айзенштадт, И. B. Глушанок,.

А. Е. Козярук и Г. Л. Ульман (73) Заявитель (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАШЕНИЯ

ГРУППЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ГОКА!

Изобретение относится к области электротехники н может быть применено в системах электродвнження, используемых в раэлнчного рода транспортных установках, в частности, на судах.

Известны системы регулирования"час» тоты врашення гребных электродвигателей постоянного тока в системах неизменного тока, используемые на землесосах н пароме Q3,(23.

B электроэнергетических установках, где прнменяются указанные системы, в конгур постоянного тока включены как гребные электродвигатели, так н приводные электродвнгатели постоянного тока различимых судовых устройств н механизмов. Регулнрованне частоты врашення ооушествлявт-. ся воздействием на поток возбуждения двигателя прн неизменном номинальном токе в контуре, что обуславливает ннзкнй

КХИ электроэнергетнческой установки и плохне условия коммутации электродвнгателей прн низких скоростях врашення и стоянке под током.

Известна система регулнровання частоты врашення электродвигателей постоянного тока, которая осушествляет регулнрованне выходных параметров (мошностн, скорости) по двум контурам: контуру главного тока н контуру регулирования возбуждения каждого нз исполнительных двнгателейС ЗЗ .

Первый контур, включающий в себя генераторы переменного тока с снстемами возбуждения, регуляторы стабнлнзирован ного гока, выпрямителя, двнгателн, о6еопечнвает поддержание в главной цепи не.изменной величины тока., Второй контур, воздействуюшнй на возбуждение каждого иэ двигателей в отделнностн, содержнт элементы, включенные в следуюшей последовательности. задающее устройство, уст ройство сравнення, регулятор мощности, регулятор. скорости, регулятор тока возбуждения, датчик тока возбуждения, преобразователь скорости врашення, возбуднтель двигателя.

666622 датчик тока возбуждения и преобразо. ватель скорости вращения осуществляют преобразование измеряемого параметра (ток возбуждения, скорость двигателя} в сигнал, поступающий на соответствующие элементы сравнения.

Зта система регулирования обладает следующими недосФагками: при регулироВании скорости В широком диапазоне частот и при сохранении неизменной величины тока В контуре главного тока на малых скоростях увеличивается относительная доля активных. потерь В подводящих кабелях якорной цепи« Зто приводит K неэко номичносги использования системы регулирования при широком диапазоне изменения скорости, ухудшению условия комму- тации на маль1х скоростях и уменьшению ресурса двигателя.

1 ель10 настоящего изобретения является улучшение энергетических показателей и надежности системы регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в известную сисгему регулирования частоты DpQMBHИИ группы электродвигате лей постоянного тока Введен блок опгимизации энергетических параметров, Вкшочающий В себя функциональный преобразователь, функциональные преобразовагели01«ран11чигели, коммутирующий элемент, индикат00 количества J"6H е«ра тор он и ам плитудный селектор, ВКОды кОтОрОгО сое»

p JJHsHbl с зада 10шими устройствами конту ров реумкл1рованиу Возбуждения дви1 агелей а выход — со входом функцконалького преобразователя, один выход которого вклю- чен на один из Входов регуляторов стабилизированного тока КОнтура глаВнОГО roKs, а второй - на один чз входов функциональных преобразователей-ограничителей, другие входы которых через коммутирующий «элемент Включены на В1,1ход индикато» ра количества генераторов, а входы нс следнего соединены с Выключателями контура главного тока, третьи входы упомянутых преобразователей-or psÿè÷èråJJeé соединены с соответствующими датчика ми напряжечия, а выходы - c устройствами сравнен11я контуроВ регулирова11ня ВОЗбуждения двигателей.

Введение в систему регулирования частоты вращения группы электродвигателей блока оптимизац11и улучшает энергетические показатели и надежность укаэанной системы.

На чертеже нредставлена принципиаль ная схема системы регулирования частоты вращения группы электродвигателей.

Контур 3 регулирования возбуждения электродвигателя 12 идентичен по своему назначению контуру 2 и состоит из: включенных в прямой последовательности задающего устройства 31, устройства сравне45 ния 32, регулятора мощности 33, устройства -сравнения 34, регулятора скорости

35, устройства сравнения 36, регулятора тока возбуждения 37, возбудителя двигаЯ1 геля 38; цени обратной связи по току возбуждения, включающей в себя датчик тока возбуждения 39, выход которого подключен ко входу устройства сравнения 36; цени обратной связи по скорости, включа«

55 юшей в себя тахогенератор 40, преобразователь скорости 41, выход которого подкл1очен на вход устройства сравнения 34; датчика напряжения 42, подключенного своим входом к зажимам главной цепи

1О

zo

25 зо з

Представленная система регулирования состоит из контура главного тока 1, контуров 2, 3 регулирования возбуждения каждого иэ электродвигателей и блока оптимизации энергетических параметров 4 (об» ведены штриховой линией).

Контур главного тока 1 включает в себя генераторы 5, 6 соединенные через выключатели 7, 8 с выпрямителями 9, 10, выход которых соединен с электродвигателями 11, 12. Возбуждение генераторов осуществляется при помощи систем самовозбуждения 13, 14 и регуляторов. стабилизированного тока 15, 16, выходы которых соединены с выходом датчика тока 17.

Контур 2 регулирования возбуждения электродвигателя 11 состоит из включенных в прямой последовательности задаю» щего устройства 18, устройства сравнения

19, регулятора мошносги 20, устройства сравнения 21, регулятора скорости 22, устройства сравнения 23, регулятора тока возбуждения 24, возбудителя двигателя

25; цепи обратной связи по току возбуж» дения, включающей в себя датчик тока возбуждения 26, выход которого подключен ко входу устройства сравнения 23; цепи обратной связи по скорости, включающей в себя гахогенератор 27, преобразователь скорости 28, выход которого под» ключен ко входу устройства сравнения 21; датчика напряжения 29, подключенного своим входом к зажимам главной цепи электродвигателя 11 а выходом - на функ- циональный прео бра зова тел ь-ограничитель

30 блока оптимизации энергетических параметров 4.

666622

5 электродвигателя 12, а выходом - на функциональный преобразователь-ограничитель

43 блока опгимизации энергетических параметров 4.

В блок оптимизации энергетических параметров 4 входит амплитудный селектор

44, на вход которого включены выходы задаюших устройств 18 и 31 соответственно контуров 2 и 3 регулированич возбуждений электродвигателей, а выход соединен со взводом функционального преобразователя 45. Выход функционального преобразователя 45 подключен к одному из входов функциональных преобразователей-ограничителей 30 и 43, на другие входы которых включен. коммугируюший элемент 46, на вход которого подключен индикатор количества генераторов 47.

Схема выполнена по принципу кеизменного тока. Это означает поддержание в контуре главного тока 1 неизменной вел чины тока. Для этого возбуждение генераторов 5 и 6 осушесгвляегея через системы самовозбуждения 13 и 14 or pe25 . гуляторов стабилизированного тока 15 и

16, сигнал на вход которых поступает с датчика тока 17. В функции регуляторов стабилизированного гока 15 и 16 входит изменение возбуждения генераторов 5 и

ЗО

6 таким образом, чтобы независимо ог нагрузки включенных в контур 1 электродвигателей 11 и 12 величина тока в контуре 1 сохранялась неизменной. При этом регулирование скорости электродвигателей

11 и 12 осушествляется изменением гс

З5 ка возбуждения.

Система регулирования частоты врашения построена таким образом, что управление каждым электродвигателем осушесг40 вляется независимо or своего задаюшего устройства. Так при регулировании частоты врашения электродвигателя 11 сигнал с задаюшего устройства 18 поступает на вход устройства сравнения 19, на второй

45 вход которого поступает сигнал с функ» ционального преобразователя-ограничителя

30, представляюшего собой устройство отсечки, сигнал ка выходе которого появляется только при превышении напряжени50 ем на электродвигателе заданного значения. Заданное значение напряжения формируется по сигналу коммутируюшего эле мента 46 в зависимости ог количества генераторов в контуре. Регулятор мо1цности 20 является пропорциональным звеном и при неизменном гоке в якорной цепи, ограничивая напряжение на якоре элек; тродвигателя 11, обеспечивает ограничение мошности, го есгь задание такого значения скорости, которое бы обеспечивало допустимую мощность ка валу электродви» гагеля.

В устройстве сравнения 21 сигнал сравнивается по задаваемой скорости врашения и действительной скорости, получаемой с тахогекерагора 27 через преобра зователь скорости 28. Необходимость в преобразователе скорости 28 определяет» ся тем, что в качестве гахогенерагора чаше всего используется генератор переменного тока,. но при этом система регулирования работает по сигналам постоян» ного тока.

В сравниваюшем ycrpoAcrse 23 сравниваются заданное и действительное значе» ния гока возбуждения с датчика гока возбуждения 26. Выходной сигнал регулятора тока возбуждения 24 поступает на вход преобразователя электродвигателя 25 и изменяет величш у тока возбуждения электродвигателя 11. В рассматриваемой системе регулирования используется принцип подчиненного регулирования. Точно также рабогаег и система регулирования элекгродвига еля 12. йля ряда электроприводов постоянного тока характерен широкий диапазон изменения нагрузки на валу электродвигателя.

В случае применения систем неизменного тока во всем диапазоне изменения нагрузок, при малых нагрузках вследствие увеличения доли потерь в обшем энергетическом балансе ухудшаются энергетические показатели элекгропривода. Исходя из этого, для улучшения энергегического баланса производится изменение величины усгавки гока в главном контуре 1 в зависимосги от требуемой скорости врашения, Снижение величины стабилизированного тока в якорной цепи электродвигателя должно осушесгвлягься в зависимости ог требуемой скорости врашения (а значит и мошности на валу) наиболее загруженного электродвигателя, Поэтому сигнал на снижение уставки по rory формирует ся функциональным преобразователем 45, подключенным к выходу амплитудного селектора 44, входы которого подключены к задаюшим устройствам (18 и 31) всех электродвигателей контура. На выход ам-плитудного селектора 44 проходит максимальный сигнал задания. Функциональный преобразователь 45 формирует сигнал на изменение уставки регулятора сгабилиированного гока, поэтому один из его

666622

8 торов переменного тока с системами возбуждения, регуляторов стабилизированного тока, выпрямителей, двигателей, и контуры регулирования возбуждения электродвигателей, в состав каждого из которых входят регуляторы тока возбуждения, скорости, мощности, устройства сравнения, задающее устройство, датчики, о т л ича ющаяся тем, что, сцельюулуч1о щения энергетических показателей и на дежности, в нее введен блок оптимизации энергетических параметров, включающий в себя функциональный преобразователь, функциональные преобразователи-ограничи тели, коммутирующий, элемент. индикатор количества генераторов и амплитудный селектор, входы которого соединены: с задающими устройствами контуров регулирования возбуждения двигателей, а выход— го со входом функционального преобразователя, один выход которого включен на один из входов регуляторов стабилизированного то ка контура главного тока, а второй - на

25 одни из входов функциональных преобразователей-ограничителей, другие входы функциональных преобразователей-ограничите лей через коммутирующий элемент включены на выход индикатора количества re зо иератора, а входы последнего соединены с выключателями контура главного тока, третьи входы упомянутых преобразователей-ограничителей соединены с соответст вующими датчиками напряжения, а выхо ды - с устройствами сравнения контуров регулирования возбуждения двигателей..40

Формула изобретения

Система регулирования частоты вращения группы электродвигателей постоянного тока, главные цепи которых соединены по схеме неизменного тока, содержащая кон 45 тур главного тока, состоящий из генвравыходов соединяется с регулирующими входами регуляторов стабилизированного тока 15 и 16. Функциональный преобразователь 45 в зависимости or вида нагрузочной характеристики электродвигателя может формировать любой закон изме пения выходного сигнала на изменение ус тавки

Для обеспечения ограничения по мощ ности во всех режимах выход функциональ ного преобразователя 45 подключается к входам функциональных преобразователейограничителей 30 и 43 и осуществляет соответствующее устанавливаемой величине тока в контуре ограничение напряже ния, Технико-экономическая эффективность от изобретения складывается иэ:: улучше» ния энергетических показателей системы при работе электродвигателей на пониженных оборотах за счет уменьшения потерь в сопротивлениях подводящих кабелей и якорной цепи двигателя; увеличения долго вечности электродвигателя за счет улучшения условий коммутации на пониженных оборотах, вследствие снижения тока в якорной цепи и соответствующего увеличе» ния потока возбуждения.

Преимущества изобретения наиболее полно раскрываются на многовальном судне с энергетической установкой стабилизированного тока, когда в контуре посто янного тока включаются однотипные по назначению электродвигатели.

Такие схемы целесообразно испольэо вать на судах для обеспечения хода суд« на при любом количестве генераторов в контуре.

Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хайкин А. Б. Современные и перс пективные электроходы и суда. Л., "Судостроение, 1971, с. 102 130.

2 Журнал Hansa - Gchiffahrt—

3аh;rufhan- Ha#en Хю 22, 1966, с. 1907.

3 Журнал 5chi A 8 Ha ben, Ней, % 3, 1975> с. 203-204.

666622

Составитель М. Неэдюр

Редактор й. Мепуришвили Техред N. Келемеш Корректор И. Муски

Заказ 3204/43 Тираж 856 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4