Электропривод постоянного тока

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель, задатчик скорости, подключенный к системе регулирования ЭДС электродвигателя , входы которой соединены с датчиком напряжения и с выходом первого сумматора, один вход которого через инвертирующий усилитель, а другой - через последовательно соединенные второй сумматор, снабженный блоком ограничения, и инвертирукнций усилитель, подключены к датчику напряжения , при этом второй вход второго сумматора соединен с датчиком тока, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД электродвигателя , в него введены источник опорного напряжения и третий сумма . тор, входы которого соединены с задатчиком скорости и источником опорного напряжения, а выход присоединен к управляющему входу блока ограниче- § ВИЯ второго сумматора. (Л о со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5П Н 02 P 5/06 ь ; ФмЧ1 М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ " " И f(. aa

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3461916/24-07 (22) 05.07.82 (46) 23.01.84. Бюл. Ð 3 (72) М.Л.Прудков (71) Государственный проектный инсти-, тут "Электротяжхимпроект" (53). 62-83:621.314.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 617798, кл. Н 02 P 5/06, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 944035, кл. Н 02 Р 5/06, 1980. (54)(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

ТОКА, содержащий электродвигатель, задатчик скорости, подключенный к системе регулирования ЭДС электродвигателя, входы которой соединены с

„Л0„„1069108 А датчиком напряжения и с выходом первого сумматора, один вход которого через инвертирующий усилитель, а другой — через последовательно соединенные второй сумматор, снабженный блоком ограничения, и инвертирующий усилитель, подключены к датчику напряжения, при этом второй вход второго сумматора соединен с датчиком тока, отличающийся тем, что, с иелью повышения КПД электродвигателя, в него введены источник опорного напряжения и третий сумматор, входы которого соединены с задатчиком скорости и источником опорного напряжения, а выход присоединен к управляющему входу блока ограниче- щ

С ния второго сумматора.

1069108

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу постоянного тока, и может найти применение для управления электроприводами в функции

ЭДС при необходимости. ограничения якорного напряжения.

Известно устройство для управления электроприводом постоянного тока, содержащее последовательно включенные регуляторы напряжения и ЭДС >О с датчиками обратных связей соответственно по напряжению и ЭДС j1) .

Однако устройство не обеспечивает поддержания постоянства предельного напряжения на якоре двигателя при 15 перегрузках.

Наиб>олее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод постоянного тока, содержащий электро- о привод, задатчик скорости, подключенный к системе регулирования ЭДС электродвигателя, входы которой соединены с датчиком напряжения и с выходом первого сумматора, один вход которого через инвертирующий усилитель, а другой — через последовательно соединенные второй сумматор, снабженный блоком ограничения, и инвертирующий усилитель, подключены к датчику напряжения, при этом второй вход второго сумматора соединен с датчиком тока (2>) .

Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для правления ЭДС электропривода при вухзонном регулировании скорости, и в связи с этим при регулиро-вании ЭДС (скорости) электропривода вниз от номинальной снижается поддерживаемое устройством пре- 4О дельное значение напряжения двигателя, вследствие чего при перегрузках имеет место недоиспользование мощности двигателя.

Целью изобретения является повышение КПД электродви гателя .

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, 3адатчик скорости, подключен ный к системе регулирования ЭДС электродвигателя, входы которой соединены с датчиком напряжения и с выходом первого сумматора, один вход которого через инвертирующий усилитель, а другой — через последовательно соединенные второй сумматор, снабженный блоком ограничения, и инвертирующий усилитель подключены к датчику напряже- 60 ния, при этом второй вход второго сумматора соединен с датчиком тока, введены источник опорного напряжения и третий сумматор, входы которого соединены с задатчиком скорости и ис- . точником опорного напряжения, а выход присоединен к управляющему входу блока ограничения второго сумматора.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, на фиг.2 — реализуемые устройством графики ЭДС и напряжения двигателя в функции тока нагрузки.

Устройство для управления электроприводом постоянного тока (фиг.1) содержит задатчик 1 скорости, подключенный к системе 2 регулирования ЭДС электродвигателя двигателя 3, состоящей из последовательно соединенных регулятора 4 ЭДС, регулятора 5 тока и силового преобразователя 6.

Входы системы 2 регулирования ЭДС соединены с датчиком 7 напряжения и с выходом первого сумматора 8, подключенного одним входом через инвертирующий усилитель 9, а другим — через последовательно соединенные второй сумматор 10, снабженный блоком ограничения, и инвертирующий усилитель 9, к датчику 7 напряжения, при этом второй вход второго сумматора

10 соединен с датчиком 11 тока. В устройство введены источник 12 опорного напряжения и третий сумматор

13, входы которого соединены с задатчиком 1 скорости и источником 12 опорного напряжения, а выход присоединен к управляющему входу блока ограничения сумматора 10.

ГрафиКи 14-16 (фиг.2) напряжения

0 на якоре двигателя 1 и его ЭДС Д в функции относительной величины тока нагрузки >, соответствующие заданным задатчиком 1 скорости трем значениям ЭДС е,е„;е„е „;е, е„.

Величины 6И и О>, соответствуют номинальным значениям ЭДС и напряжения двигателя, а токи указаны в,отI ношении к номинальной величине 1ц

Устройство работает следующим образом.

К входам регулятора 4 ЭДС подводится от задатчика 1 скорости сигнал задания ЭДС k 0 и сигнал обU ратной связи UöQ, представляющий собой алгебраическую сумму двух сигналов, (Ос "Н" <1 > где кц,k; передаточные коэффициенты сигналов соответственно датчика 7 на- . пряжения и,цатчика 11 тока.

Выражение (1) моделирует уравнение для ЭДС электродвигателя 3

8= 0-г>

> если k Мц 1., 10б9108,где г — сопротивление электродвигателя 3.

Сигнал уравнения (1), пропорциональный напряжению (), подводится к регулятору 4 ЭДС от датчика 7 напряжения непосредственно, а пропорциональный току i подводится от датчика 11 тока,через последовательно включенные сумматоры 10 и 8, первый из которых имеет управляемое ограничение выходного сигнала. К вторым 10 входам этих же сумматоров 10 и 8 от датчика 7 напряжения через инвертирующий усилитель 9 подводится сигнал, пропорциональный напряжению U

Поскольку сумматоры 10 и 8 инвертируют на выходе подводимые к ним сигналы, то сигналы на входе сумматора 10 складываются, а сигналы на входе сумматора 8 вычитаются. Благодаря этому, пока сумма сигналов на входе сумматора 10 не достигнет уровня ограничения его ныходного сигнала 0О т.е. при

k iUik. Ц (3)

25 сигнал датчика 7 напряжения не проходит через сумматоры 10 и 8, и к входу регулятора 4 ЭДС подводится сигнал обратной связи U из уравнения (1), моделирующий уравнение (2).

После насыщения сумматора 10 при увеличении напряжения и тока двигателя 3, т.е. когда

kuu Ii i 00 (4) к входам регулятора 4 ЭДС поступает З5 сигнал обратной связи, представляющий собой алгебраическую сумму двух величин

UîI: "ц" "О.

Слагаеглое 2k„U в уравнении (5) соответствует сумме двух сигналов датчика 7 напряжения, один из которых подводится к регулятору 4 ЭДС непосредственно, а второй — через сумматор45

8. Слагаемое Uz соответствует выходному сигналу насыщенного сумматора

10, подводимому к входу регулятора 4

ЭДС через сумматор 8.

Если учесть, что регулятор 4 ЭДС в .установившемся режиме обеспечивает поддержание равенства сигналов задания и обратной связи, т.е.

k E — U<„-0, то иэ уравнений (Я и (б) гложно полу55 чить, что () „(" ° оо) (7)

Иэ выражения (7} следует, что н режиме работы двигателя 3, соответствую- 60 щем неравенству (4), поддерживается постоянное напряжение двигателя, зависящее от величины заданной задатчиком 1 скорости (ЭДС) — кц 8 и порога насыщения сумматора 10 — Ц, т.е. в 65 режиме нераненства (4) действует только обратная связь регулятора 4 ЭДС по напряжению, и поддерживается постоянным напряжение двигателя 3, вместо обратной связи по ЭДС равенства (1), действующей н режиме неравенства (3), и поддержания заданной ЭДС.

Точка переключения обратной связи регулятора 4 с ЭДС на напряжение и предельное значение напряжения двигателя 3 определяется величиной порога насыщения сумматора 10 U<

Так как напряжение 0 двигателя 3 не должно превышать номинального значения U>, U < U«xo из уравнения (7j можно найти зависимость для порога насыщения U, если подставить в него U = Uй () =«„U„- „Е . (В)

Из выражения (8) следует, что для поддержания предельного напряжения двигателя 3, равного номинальному в режиме работы неравенства (4) при снижении задающего сигнала регулятора 4 ЭДС, порог насыщения сумматора

10 — Uо, должен увеличиваться по мере уменьшения сигнала задатчика 1—

4 „8 . (ля регулирования величины 0,г н функции сигнала задатчика 1 скорости используется сумматор 13, к входам которого подводятся с противоположными знаками величины: 2 k U от источника 12 опорного напряжения и k> Ey от задатчика 1 скорости. При этом выходной сигнал сумматора 13 определя-. ет величину Uо и управляет ограничением выходного сигнала сумматора 10;

Благодаря этому, порог насыщения сумматора 10 — 0д достигается при одном и том же номинальном значении напряжения U двигателя 3 и изменяющемся токе переключения обратной I связи = <д, т.е. 0 Ц Н (9)

Из выражений (8) и (9) при учете того что

U„= FI,sr „, 4; =k„r, можно получить выражение для тока переключения обратной снязи и в виде н(о) и н

Учитывая изложенное, предлагаемое устройство регулирует напряжение

0 и ЭДС 3 двигателя 3 в. соответствии со следующими выражениями: при токе j « „0 = 3y,и= Е + г; (И)

При токе = П Г = Р ;О II» (г) при токе > п 0 =8 -г ° u =u„. (щ

Графики 14-1б напряжения 0 и ЭДС, 6 двигателя 3 в функции тока (фиг. 2) построены по выражениям (10)1069108

air™н

Составитель В.Кузнецова

Редактор Н.Бобкова Техред А.Бабинец Корректор Д.Повх

Заказ 11487/53 Тираж 167

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

По делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7(-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 (13). Там же отмечены напряжения и токи переключения Обратной связи регулятора 4 ЭДС О,-Цщ, д„- „; соответствующие задайным задатчиком 1 значениям ЭДС вЂ” By - R

Иэ выражений (10) - (13) и графиков 14-16 (фиг.2) следует, что благодаря дополнению устройства третьим суМматором, источником опорного напряжения и регулированию с помощью третьего сумматора уровня ограничения выходного сигнала первого сумматора, обеспечивается использование предельных воэможностей электропривода постоянного тока при перегрузках, т.е. по сравнению с известным устройством повышается степень использования мощности электропривода.

pal

l

I е

I w

2, 0