Устройство для управления скоростью вращения двигателя

Союз СоветскихСоциалистическихреспублик АВТОРСКОМУ СВИД 1:"Т 1 оДЬСТВМ(22) Заявлено 09,02,76 (21) 2321888/22-03с присоединением заявки51) М, КлЕ 21 В 0 3) Приоритет -43) Опубликовано 05.12.78.Бюллетень 45 1 осудерственный комете Соввта Мнннотрав СССР оо делам нэоаретеннй и открытой(53) УДК 6 6 5) Дата опубликования описания Р 6,3.7 СЕОВЗН,й Р, Х, Гафиитуллин и В. А, Дег 2) Авторы изобрете аучно-исследовательский и проектно-конструкторский институтпо добыче полезных ископаемых открытым способом (НИОГР) 71) Заявитель ТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ВРАШЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ скорости, усилите тель, датчики то щения двигателя второй зоны и тель 2. ь, управляемыи выпрями. а якоря, скорости вранапряжения, усилитель мпульсный преобраэова. 1Изобретение относится к горному делу и может быть использовано, в частности, как привод врашателя геологоразведочных буровых станков,Известно устройство для двухэонного управления скоростью двигателя с последовательным возбуждением, состоящее иэ управляемого выпрямителя для питания двигателя, импульсного преобразователя, регулирующего ток возбуждения, усилительно- преобразовательного звена, осуществляющего управление выпрямителем и импульсным преобразователем, датчика тока якоря, датчика скольжения колесных пар 11). Данное устройство за счет применения двухзонного регулирования хотя и обеспечивает возможность в широких пределах изменять скорость вращения двигателя, но не позволяет автоматически поддерживать ее на заданном уровне при изменении нагрузки на валу в области, расположенной выше естественной характеристики.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления скоростью вращения двигателя с последовательным возбуждением вращателя бурового станка, включающее узел задания Недостатком известного устроиства является невозможность обеспечения стабилизации скорости вращения двигателя эа пределами его естественной характеристики.Целью настоящего изобретения является стабилизация скорости вращения двигателя за пределами его естественной характеристики и поддержание режима постоянства мощности,Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено пороговым влементом, широтно-импульсным модулятором, ограничительным каскадом н формирователем управляющих импульсов, причем якорь двигателя через последовательно соединенные датчик напряжения, пороговый элемент, усилитель второй зоны, широтно. импульсный модуля. тор, ограничительный каскад и формирователь управляющих импульсов подключен ко входу импульсного преобразователя, выход которого подключен к обмотке возбуждения.3А также тем, что ограничительный кас. кад выполнен в виде включающего н вы. ключающего тнрнсторов, катоды которого подключены к концам первичной обмотки выходного трансформатора, средняя точка которой через ограничивающее сопротнвленне соединена с минусом источника питания, а аноды тнрнсторов через параллельные КС- цепн подключены к плюсу источника питания, прячем унравляющнй электрод включающего тнрнстора подключен соответственно к параллельной КС-цепи н через зарядный Конденсатор к аноду выключающего тнрнстора,Сущность нзобретення поясняется чертежом, на котором изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит узел 1 задання ско- рости, усилитель 2, управляемый выпрямнтель 3, датчик 4 скорости вращения, дат- чик 5 тока якоря, датчнк 6 напряжения, пороговый элемент У, усилитель 8 второй зоны, широтно.импульсный модулятор 9, ограннчнтельный каскад 1 О; формирователь 11 управляющнх нмпульсов, импульсный пре образователь 12, двигатель 13 с обмоткой возбуждения 14.Устройство работает следующим образом. Прн увеличении момента нагрузки напряжение на якоре будет,возрастать до тех пор, пока не достигнет величины опорного напряжения в пороговом элементе 7. Снгнаа с порогового элемента 7 через усилитель 8 второй зовы поступает в шнротнонмпульсный модулятор 9 н преобразуется 4.последовательность импульсов, которые через ограничительный каскад 10 н формирователь 11 поступают на импульсный преобразователь 12. Импульсный преобразователь 12 шунтнрует обмотку возбуждения 14 и благодаря этому поддержнвается заданное значение скорости вращения в области, находящейся за пределамн естественной характеристики двигателя 13.Прн достнженнн током якоря установленного значения начинает работать датчик 5 тока якоря н скорость вращения двигателя снижается прн постоянных значенйях тока н напряжения питания якоря. Начиная с эФого момента двигатель работает в режиме йостоянства мощности до тех нор, пока под еоэдействнем увеличивающейся нагрузки скорость вращения не окажется ниже номинальной. Ограничительный каскад служит для ограничения величины ослабления потока возбуждения, а также для гальванического разделения снловых цепей н ценей управления.Во. время работы второй зоны на управляющий электрод включающего тнристора 15 через ЙС-цепь 16, 17 поступают нмпуль. си с широтно-импульсного модулятора 9. В момент, соответствующий переднему фронту импульса, тирнстор 15 открывается н во половине обмотки трансформатора8 протекает ток заряда конденсатора 9. На выходной обмотке трансформатора появляется короткий положительный импульс с крутым передним фронтом. По окончании заряда ток через тнрнстор определяется суммой сопротивлений 20, 21. Управляющий электрод выключающего тиристора 22 через дифференцнрующую цепь связан с источником сии.хроннзнрующего напряжения и отпирается в конце каждого периода коммутации. В момент открытия тнристора 22 во второй половине обмотки трансформатора 18 начинает протекать ток заряда конденсатора 23, а на выходной обмотке появляется короткий отрицательный импульс. Ток заряда конденсатора 23, протекая по обмотке трансформатора, наводит в первой ее половине ЭДС вэанмоиндукции, напряжение на включающем тиристоре 15 меняет знак н ток через него спадает до нуля, Одновременно через зарядный конденсатор 24 происходит заряд 26 конденсатора 7, таким образом, что управляющий электрод тнрнстора 15 оказывается под отрицательным потенциалом относительно катода и тирнстор не сможет открыться вновь до тех пор, пока не изменится знак напряжения на управляющем электроде, а величина его не достигнет порога срабатывания тнрнстора. Таким образом, независимо от длительности входных импульсов тнрнстор 15 оказывается заперт на время разряда конденсатора 17. Величина этого времени определяется сопротивлением 16 н сопротивлением управляющего перехода закрытого тирнстора 15. Импульсы с выходной обмотки трансформатора поступают на формирователь управляющвх импульсов, в качестве которого может быть использован И симметричный триггер. Задачей формирователя является восстановление формы импульсов, поступающих на вход ограничительного каскада м управление импульсным преобразователем.Использование ограничительного каскада позволяет избежать применения дополнительного сопротивления в импульсном преобразователе, служащего для ограничения величины ослабления потока возбуждения двигателя.Предложенное устройство дает возможность получить устойчивые скорости вращения двигателя с последовательным возбуждением в области, находящейся за пределами естественной характеристики, что значительно расширяет диапазон применения указанного двигателя, и делает возможным его применение в машинах и механизмах, где ранее могли использоваться только двигатели с независимым возбуждением. В частности, применение двигателя с последовательным возбуждением на геологораэведочном буровом станке за счет увеличения диапазона регулирования скорости вращенияпри номинальном токе якоря, а также за счет высокой перегрузочной способности дви гателя позволяет исключить из кинематичес. кой схемы станка коробку передач и значительно облегчить условия работы обслуживающего персонала, повысить КПЛ и производительность установки. формула изобретения 1. Устройство для управления скоростью вращения двигателя с последовательным возбуждением вращателя бурового станка, включающее узел задания скорости, усилитель, управляемый выпрямитель, датчики тока якоря, скорости вращения двигателя и напряжения, усилитель второй зоны и импульсный преобразователь, отличающееся тем, что, с целью стабилизации. скорости вращения двигателя за пределами его естественной характеристики и поддержания режима постоянства мощности, оно снабжено пороговым элементом, широтно-импульсным модулятором, ограничительным каскадом и формирователем управляющих импульсов, причем якорь двигателя через последовательно соединенные датчик напряжения, пороговый элемент, усилитель второй зоны, широтно-импульсный модулятор, ограничиель Н. Чнжнкоед О. Луговаж 692 тавнт 1 ехРедактор Т. АвдеЗаказ 5907/25 Корректор С. Шек1 одпнсное 1 ИИИИ Г астров комитета Совета М ретенна н. открыл 5, Рауновская наб.,г. Ужгород, ул. П сударственного по делам нзо 5, Москва, Ж. ППП а Патента,д. 4/5 рое ктн зо иал 6363626тельный каскад и формирователь управляю.ших импульсов подключен ко входу импульсного преобразователя, выход которого под.ключен к обмотке возбуждения.2. Устройство для управления скоростью5 вращения двигателя с последовательным возбуждением вращателя бурового станка поп. 1, отличающееся тем, что ограничительный каскад выполнен в виде включающегои выключающего тиристоров, катоды кото.рого подключены к концам первичной обмотки выходного трансформатора, средняяточка которой через ограничнваюгцее сопротивление соединена с минусом источникапитания, а аноды тиристоров через парал.лельные РС-цепи подключены к плктсу источника питания, причем управляющий электрод включающего тиристора подключен соответственно к параллельной КС-цепи и через зарядный конденсатор к аноду выключающего тиристора.Источники информации, принятые во вни 26 мание при экспертизе:,1, Исследование работы узлов электроподвижного состава - труды МИИТ, 970,вып. 327, с. 76.2. Шипилло В. П Автоматизированныйвентильиый электропривод. М., Энергия25 1969, с; 400.