Устройство для управления возбуждением электродвигателя постоянного тока

Союз Советскик

Социалистические

Республик (63 ) Дополнительное к авт. свид-ву{22)Заявлено 08.12.78 (21) 2710745/24-07

Э (51)М. Кл.

Н 02 P 5/06 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Веудерстееллмй кемлтет .

СССР де делам изобретений

N еткрмтнй

Опубликовано 23.11.80. Бюллетень №43 (53) УДК62-83, ; 621,314.5 (088.8) Дата опубликования описания 26.11.80 (72) Авторы изобретения и

А. Г. Бирфельд и Т. В. Львова (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОС ГОЯННОГО ТОКА 1

Изобретение относится к .электротехнике и может быть использовано дла уп равления электроприводами постоянного тока, в частности дла регулирования час тоты вращения двигателя изменением потока возбуждения.

Известны системы двухзонного регулирсваниа с зависимым управлением потоком возбуждении, в которых ослабление поля осуще:твлиетса в.функлии скорости вращения двигателя или нанражеяии нь

tO икоре двигатели. Эти системы выполнены с подчиненным регулированием и содержат внутренний контур регулирования по» тока, замкнутый на датчик потока, и нв.- 15 ружный контур, замкнутый на датчик

ЭДС Пвигэтэпи ".(1 $

Недостатками системы зависимого управления потоком возбуждения ивляютсят недоиспользование íà 5-8% двигатели и > питающего якорь йреобраэователа по напряжению, и соответственно по мощностц обязательно требуетса тахогенератор, который вносит в систему трудно устранае2 мую нестабильность из-за оборотных и коммутационных пульсаай, имеклпих место, в особенности, в ниэкооборотных элек троприводах;

Известны системы незюисимого управления потоком возбужденна с задатчиком интенсивности и с параметрическим согласованием работы канала регулировании напряжения на якоре двигатели и канала задания потока при помощи нелинейностей или множительно-делительных узлов в кэитурви этих пэиэпэв (1).

Однако в этих системах не обеспечивается усиление потока возбуждения при действии регулятора мотпности как в переходньтх, так и в установившихся режимах, что приводит к нерациональному использованию двигатели. Кроме того, изменение динамики привода требует . сложной перенастройки узлов системы.

Наиболее близким по технической сущности являвтса система регулирования с независимым упрюлением потоком возбуждения, содержвщаа преобразователь

4а рффбймф схема устройства.

l0

20!

3, 78 напряжения, к которому подкпючена обмбз ка возбуждения, регупятор потока воабужПении, включенный выхо)2ом на вход +eобфГзЪйа»тейя""йапряж»е»йия, даччйк тока якоря двигателя, датчик, потока возбужд ния, включенный в контур обратной связи

= "регулятора потока, блок регупирования мощйости, включенный входом на датчик потока возбуждения,. уэеп задержки регу1 пируемой величины с аппаратом ручного управления 2

Однако в этой ciic e закон изменеasst потока возбуждения задается с помоцью непинейностей, выпеченных между

-Регулятором потока- и э4дйещйм"узпом (эадатчиком интенсивности) и не зависит от характера, нагрузки дЬигатепя, так

- как регулятор мощности действует только на изменение напряжения на его якоре.

Эта особМВйЬМь" сжтем г"не позволяет рапионапьйо испопьаовать мощность привода, что значительно ограничивает об- . пасЖ йримейения этой системы.

Цепь изобретении - улучшение нспопьзсванйя мощностй двига гепя. Это достигается тем, что в устройство управпения возбуждением двигателя постоян-! ( ного тока, содержащее преобраэовательйанен с датчиком тока якорной пепи, а. вход фуркционального преобразователя поток-поток в tl --степени подключен к датчику потока и выход - к управляющему входу регулируемого элемента огРанич ения.

На чертеже приведена функциональная

Устройство дпя управления возбуждением двигателя постоянного тока содержит блок 1 задания минимального значения пс гока, узел 2 задания величины рабочего потока в пределах от минимального до номинального значения с аппаратом ручного управления, блок 3 задания закона регулирования с П-регулятором Н управляемым элементом 4 ограничения, функциональный преобразователь 5 поток-поток в р -степени, датчик 6 потока возбуждения, собранный на датчике 7 тока возбуждения, операционном усилителе 8 и- непинейном эпементе 9 в цепи обратной связи, блок 10 регупиро ванин мощности с эпементом 11 усипения и задержки и с элементом 12 выдепения модуля, подключенным к датчику

13 тока " якорной цепи, регулятор 14 йроизводной потока с эпементом 15 пряжения, к выходу которого подключена обмотка возбуждения, а ко входу - регупятор потока возбуждения, вход которого соединен с датчйксм йотока возбуждения, блок регупирсвания мощности с подкпю""чМнИИ" к его "входу датчиком потока воз буждения, эпемент задания минимального !. потока, узел задания рабочего потока и даик тока якорной" цепи, дополнительно введен регупятор производной потока воз буЖденйя- с" элементом ограниченйя в це« пи обратной связи, блок задания аакМа регупирсвания, выпопненйый в виде пронорционапьного усийИтепя с -ретуййруй- мйм элементсм ограничения в цепи обрат ной связи, иэмеритепь производной потока возбуждения, функционапьный преобразаватепь поток-поток в . t3--степени--, эпеЖйй" вйдепения "Моду&я и» "энем ент" за дерййи, причем регупятор производной йотока подключен выходом ко входу упо-! мянутого регупятора потока возбужденияи входами i измерителю производной по " " тока и к выходу бпока задания закона рзгупирования, замкнутогоГобратной связъю на датчик йотока возбужденйя и под " " кпюченного входами к- а ементу ьйдания ! минимального потока, к уалу задания рабочего потоке и через эпементы задерж- ,кй и выдейения модуля -"к бпоку регуйй разумия мЪщностй," ixott которого соедио

40 ограничения выхода, измеритель 16 проиаводной потока, состоящий из пропорционального операционного усилителя 17, входы которого включены череа фильтры

18 и 19 к датчику 20 напряжения на обмотке возбуждения и к датчику 7 тока возбуждения, регулятора 21 потока, вклю чеййого выходом к входу преобразователя

22, от которого питается обмотка 23 возбуждения двигателя.

Работа устройства происходит следующим образом.

Вепичинаминимапьного значения пото ка возбуждения задается элементом 1, подкпючениым к одному их входов регупятора 3 и к источнику постоянного на45 пряження, а необходимая величина рабочего магнитного потока в пределах от минимальной до номинальной - узлом 2, на вход которого подаются сигналы от задатчика частоты вращения (аппарат ручного управпения), от датчика напряже нкя Ha stKope двигатепя и от источника постоянного. напряжения (на чертеже ис. точники постоянного напряжения, аппарат ручного управления и датчик напряжения якоря двигатепя не показаны). Изменение выходного сигнапа узла 2, выаывающего

1 оспабпение нли усиление поля двигателя, . возможно лишь при напряжении на якоре, бпизкому к номинальному значению.

1 3 6 грузки в якорной цепи при этом не влияет на характер переходных процессов, которые протекают при неизменном и равном номинальному напряжению (ЭДС) якоря, обеспечивающим полное (улучшенное) использование мощностей двигателя.

Ъ

Формула изобретения

Устройство для управления возбуждени ем электродвигателя постоянного тока, содержащее преобразователь напряженик, к выходу которого подключена обмотка возбуждения электродвигателя постоянно- го тока, а ко входу - регулятор потока возбуждения, вход которого соединен с датчиком потока, блок регулирования мощ ности с подключенньм к его входу дач чиком потока, блок задания минимального значения потока, узел задания потока и датчик тока якорной цепи электродвигателя о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения использования мощности двигателя, в него введены интегральнопропорциональный регулятор производной потока возбуждения с элементом ограничения в цепи его обратной связи, блок задания закона регулирования, выполненный в виде пропорпионального усилителя с регулируемым элементом ограничения в пепи обратной связи, -измеритель производной потока, фуйкциональный преобразователь поток-поток в } — степени", элемент выделения модуля и элемент задержки, причем регулятор производной потока подключен выходом ко входу упомянутого регулятора потока возбуждения и входами к измерителю производной потока и к выходу -блока задания закона регулирования, подключенного входами к датчику потока, к элементу задания минимального значения потока, к узлу задания потока и через элементы задержки и выделения модуля - к блоку регулирования мощности, вход которого соединен с датчиком тока якорной цепи, вход функционального преобразователя поток-поток в }} -степени" подключен к датчику потока, а выход - . к управляющему входу регулируемого элемента ограничении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Франпии hb 2295618, кл. Н 02 P 5/16, 1976.

2. Справочник по проектированию электропривода cHlfoBbIK и осветительных установок, М., Энергия", 1974, с. 310, рис. 2-226, 2-227.

5 7821

На входе блока 3, имеющего относительно большой. коэффициент усиления: (60 и более), сравнивается сумма трех сигналов; задающего минимальный поток от блока 1, задающего рабочий поток от аппарата 2 ручного управления и от блока 10 регулирования мощности с сигналом, поступающим от датчика б-потока.

Незначительное изменение одного из этих сигналов приводит к насыщению блока 3, t0 причем уровень насьпцения задается элементом 4 ограничения, который управляется функциональным преобразователем

5 поток-поток в }1 -степени".

Степень преобразования преобразователя 5 принимается в зависимости от требуемого закона регулирования электропривода. При неизменном напряжении на якоре двигателя и необходимости обеспечить постоянство ускорения принимается

Д = 2, а в случае необходимости обеспечить постоянство динамического тока якоря - принимается И3 = 3.

В переходных режимах прп ослаблении и усилении поля двигателя сигнал на вы- - 25 ходе блока 3 изменяется по закону, формируемому функциональным преобразователем 5, Этот сигнал, поступая на вход регулятора 14, компенсирующего электромагнитную инерцию якорной цепи, сравниваечся с истинным значением производной магнитного потока, измеряемым из мерителем 16.

Сигнал, вырабатываемый регулятором

14 и пропорциональный потоку, пос гупа-

3$ ет на вход регулятора 21 потока внутреннего. контура компенсации электромаш нитной инерции обмотки возбуждения, где он сравнивается с истинным значением магнитного потока, измеряемым датчиком

6. Результат сравнения определяет необ- ходимое форсировочное напряжение на преобразователе 22, обеспечивающее желаемый закон регулирования потока, и соответственно скорости электропривода.

При нормальной работе привода блок

10.регулирования мощности не действует. Он вступает в работу и усиливает поток возбуждения лишь тогда, когда ток якоря двигателя, измеряемый датчиком 13, превышает уставку элемента

50 ограничения блока 10, задаваемого дат чиксйи 6 потока возбуждения.

Таким образом, данное устройство обеспечивает независимое управление по55 током возбуждения двигателя постоянного тока по заданному закону, контроли-" руя при этом не .только величину потока 1 возбуждения, но ее производную. Ток на782113

Чурак 783 .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

" ло делам йзобретений и открнтий

113035, Москва, Ж-35 R окая наб 4 .

° ауш»у д» /5

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

Редактор С. Патрушева

Заказ 8164/71

Составитель В. Кузнецова

Техред Н»Ковалева, Корректор Л. Иван