Устройство для управления двигателем постоянного тока

(ti) 644022

Союз Советских

Социалист нческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свих-ву

2 (512 N.. K>.

Н 02 Р 5/06 (22) Заявя но 06.03.74(21) 2008650/24-07 с присоединением заявки № 2026784/07 (23) ПРноРитет — (32) 07.03.73

Государственный комитет

СССР оо делам иэооретеннй и открытий (31)9IPH02p/169264 (33) ГДР (53) УДК 621.316е .7 18.5(088,8) Опубликовано 25.01.79.бюллютень № 3

Дата опубликования описания 28.01.79

Ин Остранцы

Хельмут Брайтлов, Зигфрид Лаш и Гер (ГДР) (T2) Авторы изобретения

Иностранное предпрня

ФЕБ Комбинат Электропроект унд Анлаг (ГДР) (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электродвигателям постоянного тока с управляемым тиристорным преобразователем, регулятором частоты вращения и подчиненным ему регулятором тока, и предназначено, в частности, для применения в электроприводе механизмов, требующих повышенного пускового момента.

Тиристорные преобразователи в электроприводах, особенно в диапазоне малых мощностей (< 10 кВт), для общетехнического применения при произвольных характеристиках нагрузки выполнены так, что допустимая пиковая нагрузка равна длительно допустимой нагрузке, даже если эта пиковая нагрузка приложена лишь кратковременно.

- Такие тиристорные преобразователи в большинстве случаев являются регулируемыми звень ми регулятора частоты вращения, напряжения на якоре или ЭДС, снабженного подчиненным ему регулятором тока, причем предельный ток устанавливается посредством задания некоторого значения тока (ограничение тока якоря).

Известно устройство для управления двигателем постоянного тока, содержа цее резистор напряжения, датчик тока, регулятор тока, выполненный в виде последовательно соединенных сумматора со звеном ограничения в цепи обратной связи и интегратора, причем к выходу датчика тока подключен

В пороговый элемент, связанный с регулируемым звеном ограничения сумматора ) I).

Это устройство ограничивает ток якоря и нагрузки в механизме за счет ограничения . ускорения двигателя, что, однако, увеличи о вает длительность переходных процессов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления двигателем постоянного тока, содержащее тиристарный преобразователь для питания двигателя, регулятор частоты вра15 щения двигателя, регулятор тока и узел формирования процесса разгона, включающий резисторно-.конденсаторное звено задержки (2).

Для разгона механизма в цепь электродвигателя вводится ток от некоторого источника, который больше допустимого тока длительной нагрузки тиристорного преобразователя. Реле времени ограничивает время, в течение-которого может протекать этот ток, б44022 превышающий допустимый ток установившегося режима. Другое реле времени запрещает протекание тока прежде, чем на вентильных переходах тиристорного преобразователя произойдет затухание тепловых переходных процессов. Часто возникает требование, чтобы включение машины происходило через сетевую защиту тиристорного преобразователя, при этом из соображения защиты работы тиристорного преобразователя, относящаяся к нему схема регулирования для останова машины должна отключаться.

Дополнительно к этому выдвигается требование, чтобы после останова машины было допустимо непосредственное включение повторно. Для таких режимов исполнение схемы регулирования становится очень громоздким и затруднительным, так как реле времени или временные схемы должны быть выполнены иа уровне запоминающих схем, которые при отключении сети не должны потерять хранимую ими информацию о пред5

1О

20 шествующем отключению режиме, Необходимый для трогания механизма ток может при некоторых обстоятельствах быть вдвое больше, чем номинальный ток при максимальной частоте вращения. Это особенно касается тех механизмов, в которых вращательное движение переводится в поступательное движение, поскольку относительно большие металлические поверхности скользят с трением одна по другой, причем в неподвижном состоянии машины из-за подтекания пленок смазки происходят так называемые явления прихватывания и приклеивания.

Целью изобретения является ограничение тока якоря допустимым значением.

Достигается это тем, что устройство для управления .двигателем постоянного тока, которое содержит тиристорный преобразователь для питания двигателя, регулятор частоты вращения, регулятор тока, а также узел формирования процесса разгона, содержащий звено задержки из резисторов 4О и конденсатора, дополнительно снабжен первым транзистором, коллектор которого через резистор соединен с базой дополнительного второго транзистора и с входом регулятора тока, к которому также подключен источник дополнительного задания тока, причем база и эмиттер первого транзистора соединены соответственно с общей точкой постоянного и регулируемого резистора и с общей точкой двух дополнительных источников напряжения,причем указанные источники напряжения и резисторы включены последовательно с дополнительным конденсатором., а эмиттер второго транзистора соединен с эмиттером первого транзистора и с конденсатором упомянутого звена задержки, в то время как коллектор второго транзистора связан через диод с общей точкой двух резисторов звена задержки, вторые выводы которых подсоединены к входу регулятора частоты вращения и к источнику задающего напряжения регулятора частоты вращения, Кроме того, между дополнительным источником напряжечия смещения и входом регулятора частоты вращения включены последовательно соединенные резистор и RC-цепочка, причем их общая точка соединена с коллектором второго транзистора.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — вариант выполнения цепей управления регулятора частоты вращения.

Устройство для . управления двигателем постоянного тока содержит регулятор частоты вращения 1, подчиненный ему регулятор тока 2, подключенный к блоку управления 3 тиристорным преобразователем 4, питающим двигатель 5. Узел формирования процесса разгона включает резисторно-конденсаторное звено задержки, выполненное иа резисторах б и 7 и конденсаторе 8. Дополнительно введены первый транзистор 9, коллектор которого соединен через резистор 10 с базой дополнительного второго транзистора ll u с входом регулятора тока 2, к которому подключен также источник дополнительного задания тока, при этом база и эмиттер первого транзистора 9 соединены соответственно с общей точкой постоянного 12 и регулируемого 13 резисторов и с общей точкой двух дополнительных источников напряжения 14 и 15, причем указанные источники напряжения 14, 15 и резисторы 12, 13 включены последовательно с дополнительным конденсатором 16, эмиттер второго транзистора

ll соединен с эмиттером первого транзистора 9 и конденсатором 8 звена задержки, коллектор второго транзистора ll соединен через диод 17 с общей точкой двух резисторов 7 и 6 звена задержки, вторые выводы которых подключены соответственно к входу регулятора частоты вращения 1 и к источнику задающего напряжения регулятора частоты вращения (см. фиг. 1)..

Приведенный на фиг. 2 вариант выполнения цепей управления регулятора частоты вращения 1 отличается тем, что дополнительно введены последовательно соединенные резистор 18 и образованная конденсатором

19 и резистором. 20 RC-цепочка, включенная между дополнительным источником напряжения смещения Ъ и входом регулятора частоты вращения 1, причем их общая точка соединена с коллектором второго транзистора. 11.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

После включения цепей питания системы управления к последовательно соединенным резисторам 12 и 13 и конденсатору 16 прикладывается сумма напряжений дополнительных источников напряжения 14 и 15. Напряжение на конденсаторе 16 растет по экспоненте от нуля. Пока напряжение конден644022 сатора 16 меньше напряжения источника 14 потенциал базы первого транзистора 9 отрицателен относительно потенциала коллектора, вследствие чего первый транзистор 9 запирается. В это время на вход регулятора тока 2 подается напряжение от источника дополнительного задания тока, действующее навстречу основному задающему сигналу с выхода регулятора частоты вращения н запирающее тиристорный преобразователь

4, вследствие чего напряжение на якоре 5 становится равным нулю. Одновременно через резистор 10 на второй транзистор 11 подается сигнал, при котором второй транзистор 11 открывается и тем самым замыкает конденсатор 8, вследствие чего замыкается цепь прохождения сигнала п задания частоты вращения на вход регулятора !. Ha вход регулятора 1, который может быть регулятором частоты вращения, напряжения и ЭДС, при этом подается незначительный задающий сигнал, определяемый падением напряжения на диоде 17 и переходе коллектор.эмиттер второго транзистора Il.

Этот сигнал вследствие пропорциональноинтегральной характеристики регулятора I формирует на его выходе линейно нарастающее во времени выходное напряжение, приложенное к входу .регулятора тока 2 и определяющее заданное значение тока. Кроме того, на вход регулятора тока 2 подается сигнал, пропорциональный фактическому значению тока 1.

Как только потенциал базы первого тран. зистора 9 станет положительным, последний отпирается и закорачивает источник дополнительного задания тока, в силу чего на регуляторе тока 2 возникает скачок заданного значения тока. Уровень сигнала заданного значения тока может регулироваться резистором 13, благодаря чему к моменту отключения источника дополнительного задания тока напряжение на выходе регулятора частоты вращения может быть вйбрано соответственно условиям работы машины. 40

Вследствие скачка заданного значения тока ток якоря двигателя 5 быстро возрастает до номинального значения и двигатель 5 начинает разгоняться.

Одновременно запирается второй транзистор 11, конденсатор начинает заряжаться, 4 увеличивается входной сигнал регулятора частоты вращения 1 и двигатель без перерегулирования разгоняется до заданной частоты вращения.

З> да постоянном токе якоря могут создаваться различные значения пускового момента.

Формула изобретении

При отключении питания устройства конденсатор 8 быстро разряжается через второй транзистор 11, а конденсатор !6 — через резистор 12. Поскольку время разряда этих конденсаторов мало, после отключения двигателя устройство быстро готово к новому пуску. В случае, если это позволяет технологический процесс, быстрая остановка двига5

30 теля может производиться шуитироваиием конденсатора 16.

Напряжение, источников 14, !5 одновременно является питающим напряжением элементов управления устройства. Онн иолу. чаются выпрямлением и сглаживанием пульсаций. Постоянная сглаживания для источника !4 значительно меньше, чем для напряжения источника 15.

Сигнал тока вызывает на валу двигателя момент трогання, что приводит к раэьединению поверхностей трения и к пуску механизма.

Устройство не будет удовлетворительно работать, если при работе в диапазоне очень больших кратностей регулирования частотывращения напряжение, пропорциональное заданному значению частоты вращения, ста. нет настолько низким,.что по величине оно будет соизмеримо с падением напряжения иа диоде 17. В этом случае более целесообразным является выполнение устройства, показанное на фиг. 2. При этом в момент отключения источника дополнительного задания тока открывается первый транзистор 9, в силу чего на регуляторе тока 2 возникает сигнал заданного значения тока, и одновременного запирания второго транзистора ll через RC-цепочку, включающую конденсатор 19 и резистор 20, на вход регулятора частоты вращения 1 подается дополнительный импульс, Этот импульс имеет такую амплитуду, что на выходе регулятора частоты вращения задается максимальное заданное значение тока. Влагодаря дополнительному импульсу всегда возникает максимальный ток, а момент появления этого импульса является управлением, в силу чего при всегТаким образом в устройстве обеспечивается ограничение тока якоря допустимым значением при разгоне двигателя, в том числе и в электроприводах, требующих повышенного пускового момента. При этом исключается перерегулирование частоты вращения и обеспечивается повышение надежности привода, а также возможность любой последовательности частоты включения.

l. Устройство для управления двигателем постоянного тока, содержащее тиристорный преобразователь для питания двигателя, регулятор частоты вращения, регулятор тока и узел формирования процесса разгона, включающий в себя резисторно-конденсаторное звено задержки, отличающееся тем, что, с целью ограничения тока якоря допустимым значением при разгоне двигателя, .1ополнительно введен первый транзистор, коллектор

644022

Составитель В. Ткаченко

Редактор E. Гончар Техред О. Луговая Корректор С. Н!екмар

Заказ 8038 52 Тираж 856 Подп н с ное

lLHHHllH Государственного комитета СССР по делам мзобрет чнй н открытий

113038, Москва, Ж 35. Рауыскал наб., д. 4/5

Филиал П11П «11а тем к. г. Ужгород, уд. Проектная 4 которого соединен через резистор с базой дополнительноГо второго транзистора и с вХодом регулятора тока, к которому подключен источник дополнительного задания тока, причем база и эмиттер первого-транзистора соединены соответственно с общей точкой постояйного и регуЛируемого резисторов н общей точкой двух дополнительных источниКбв |ИМфяжения, указанные источники напряжения и резисторы включены последовательно с дополнительным конденсатором, эмиттер второго транзистора соединен с эмиттерой первого транзистора и конденсатором звена задержки, а коллектор второго транзистора соединен через диод с общей точкой двух резисторов звена задержки; вторые выводы которых подключены соответственно к, входу регулятора частоты вращения и к источнику задающего напряжения регулятора частоты вращения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные резистор и RC-цепочка, включенные между дополнительным источником напряжения смещения и входом регулятора частоты вращения, причем их общая точка соединена с коллектором второго транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 412358, М.Кл2, Н 02 P 5/06, 1972.

2. Патент ГДР № 61043. кл. 21 С 59/50, 1968: