Тепловая модель электродвигателя постоянного тока

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Сеаетскнк.СфцналнстнчесннхРеслублнк 1 И 91 1 664(22) Заявлено 180380 (21) 2895663/24-07 с присоединением заявки М(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений,и открытийОпубликовано 070382. Бюллетень Но 9 Дата опубликования описания 0703,82(72) Автор изобретен А.М.Литвиненко Воронежский политехническ 1) Заявител 4) ТЕПЛОВАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГОТОКА 2 о- лек изя 1, дросоторого критериов в полнизисто" 11 зобретение относится к электр технике, в частности к системам э тропривода.По основному авт.св. 9 748641 вестна тепловая модель, содержаща датчик температуры якоря, выполненный в виде обмотки из провода с тем же температурным коэффициентом сопротивления, как и у проводников.обмот" ки якоря, а снаружи обмотка датчика покрыта слоем теплоизолирующего материала, внутри которого расположен термочувствительный элемент, С. целью повьваения точности моделирования процессов нагрева и охлаждения якоря путем учета влияния температуры на характеристики магнитной системы и якоря машины модель снабжена управляющим источником переменного тока и демодулятором, вход которого вместе с обмоткой датчика присоединен к выходу источника, а термочувствительный элемент выполнен в виде магнитного сердечника, одинакового с материалом сердечника якоря ) 1).Недостатком данного устройства является то, что выходная информация модели содержит составляющую, про-порциональную только температурным вариациям ока, вызванную вариациями сопротивления обмотки якоря, и не" . полный учет .всех других термозависящих параметров, влияющик на ток якоря, в частности изменения сопротивления перехода полупроводниковых приборов в силовой части привода. Сопротивление полупроводников обычно уменьшается с температурой, а не увеличивается, как сопротивление обмотки якоря.. Цель изобретения - повышение степени адекватности модели путем учета всех термозависимых параметров электродвигателя.Поставленная цель достигается тем, что в модель дополнительно введен трансформатор, первичная обмотка кото -рого включена либо между дросселем и детекторбм, либо между дросселем. и модулятором, либо параллельно об- мотке дросселя, а вторичная подключена к регулируемому резистору.На чертеже представлена структурная схема модели.Модель содержит модуляторсель 2, тепловые параметры крассчитаны в соответствии сями подобия тепловых процессэлектродвигателе, а также дотельный трансформатор 3 с ре911664 ром 4 во второй обмотке, трансформатор 5 с резистором б и трансФорматор 7 с резистором 8, Первичная обмотка трансформатора 3 включена между дросселем 2 и модулятором 1, первичная об. мотка трансформатора 5 зключена па- ,5 раллельно дросселю 1, первичная обмотка трансформатора 7 включена между дросселем 1 и детектором 9. В простейшем"случае, т.е. при невысокой степени адекватности, достаточ ным является включение лишь трансформатора 7. Вторичные обмотки трансформаторов играют роль дополнителвнык подстраиваеьих нагревателей и включены на регулируемые резисторы 4, б и 8.Модель работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный токудвигателя, подается с шунта на входмодулятора 1, где модулируется,например, с промьвженной частотой.В приводе переменного тока сигнал сшунта.подается непосредственно иличерез трансформатор тока на дроссель 25с сердечником и обмотками и трансформаторы. В приводе постоянного тока в качестве модулятора может бытьиспользовано любое известное устройство (мультивибратор, пульс-паравибратор, релаксационный генератор ит.п.). Выходной сигнал детектируется детектором и поступает на входблока токоограничения,В качестве детектора можно исполь эовать обычный диодный мостовой выпрямитель с фильтром для частоты модуляции нли стабилитрон. Между выходными клеммами модулятора 1 (и соответственно между входными клеммами детектора 9) включены дроссель 2 и трансформаторы 3, 5 и 7, служащие для температурной стабилизации коэффициента обратной связи.по току.Рассмотрим механизм компенсациитемпературных вариаций сопротивления.При нагреве обмотки якоря двигателя ее сопротивление увеличиваеся,ток якоря уменьшается, В то же время происходит нагрев токс,м в цепи 50обратной связи обмотки дросселя 2.Это приводит к увеличению ее сопротивления и, следовательно, к увеличению падения напряжения на дросселе, Иньвщ словами, уменьшается шунтирующее действие дросселя. В целомзто приводит к температурной компенсации изменения сопротивления,Рассмотрим теперь компенсацию,температурных вариаций сопротивления. 60тиристоров.Увеличение температуры приводит.обычно к уменьшению сопротивле:ияперехода тиристора и увеличению токаякорной цепи. Это увеличение тока 65 Фдолжно быть скомпенсировано соответствующим образом изменением установки токоограничения, т.е. сигналомс выхода тепловой модели.Следует заметить, что электропривод в целом в тепловом отношениипредставляет собой (если в качествевыходной координаты испольэоватьтемпературные изменения тока якоря)последовательно включенные апериодические звенья с различными постоянными времени, охваченные или неохваченные обратными связями, которыеобразуют инерционный объект регулирования высокого порядка. При этомв таком объ .кте заложены тенденциикак к увеличению выходной координаты в течение времени (уменьшение потока вследствие увеличения сопротивления обмотки возбуждения двигателяпостоянного тока, соответственноеувеличение тока, уменьшение сопротивления тиристоров а также увеличеииетока из-за уменьшения нагрева от потери в стали при частоте вращения,близкой к нулю), так и к уменьшениювыходной координаты (увеличение сопротивления статорной обмотки машины переменного тока). Вследствие этого появляется необходимость введенияв модель устройств-аналогов всех значимых изменяющихся от температурыпараметров,Предполагается, что температуранагрева пропорциональна нагрузке машины и силовой части системы управления электроприводом. Кроме того,возникает необходимость настройкиэтих устройств-аналогов в целях унификации моделей и применения однотипных технических решений в электроприводах с разнообразными двигателями и силовымщ частями. Этому ислужат трансформаторы 3, 5 и 7.Рассмотрим, например, работутрансформатора 7. Если предположить, что сердечник насыщен, то герегрев первичной обмотки определяется потерями в ней и количеством тепла, полученньвк от вторичной обмотки и се 1 дечника. Вторичная обмотка представляет собой фактически замкнутый на реостат источник электрической мощности. Перегрев первичной обмотки трансформатора 7 определяется положением движка резистора 8, т.е. теплом, полученным от вторичной обмотки, расположенной на том же каркасе. Эти изменения температуры приводят к соответственному изменению активного сопротивления, а следовательно, в конечном итоге к уменьшению тока, т.е. Уменьшению сигнала на выходе модели. Это изменение может быть соответствующим образом усилено и преобразовано.911664 формула изобретения Составитель С.КурбангалиеваРедакторИ.Михеева Техред М.Рейвес Корректор М,Демч Тираж 670 Подп Н Государственного комитета СССР делам изобретений и открытий 5, Москва, Ж, Раушская наб., 143/47 ВНИсно а 1303 илиал ППП нПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Работа трансформатора 3 с резистором 4 в принципе происходит так же. Меняется лишь место включения первичной обмотки, появляю тся возможность несколько уменьшить нагруз"- ки в дросселе и детекторе. . 5Трансформатор 5 с резистором 6 работает параллельно термочувствнтелъному дросселю 2 и является устройством, изменяющим амплитуду выходного сигнала в. зависимости отперегрева вторичной обмотки, т.е. положение движка резистора 6. Характер изменения сигнала совпадает с характером изменения сигнала с дроссельного элемента.Предлагаемая тепловая модель обескечквает более полную адекватность процесса вследствие воэможности при-. менения.нескольких трансформаторов, как уменьшающих, так и увеличквавщих сигнал в соответствии с заданием на, 2 О проектирование модели и узла теплового токоограккчеикя,.а также возможность подстройки параметров в доста,точных .пределах с помощью резисторов, подключенных ко вторичной обмотке 25 дополнктелъных трансформаторов. 1. Тепловая модель электродвигателя постоянного тока по авт.св. М 748641, о т л и ч а ю щ а я " с я тем, что, с целью повиаения степени адекватности моделк путем учета всех термозависимых параметров электродвигателя, в нее дополнительно введен трансформатор, первичная обмотка которого включена между дросселем, а вторичная обмотка подключена к регулируемому резистору.2. Модель по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что первичная обмотка дополнительного трансформатора включена между дросселем и модулятором.3. Модель по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что первичная обмотка дополнительного трансформатора включена параллельно обмотке. дросселя. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 748641, кл. Н 02 Н 7/08, 1977.