Устройство для определения скорости двигателя в электроприводе с двухзонным регулированием

/00 Гвсудэрстееииый кемитет СССР дв делам иэебретеиий и еткрытий(72) Автор изобретен гсг с(Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ 1тноситсябыть испотроприводаваторов Изобретение ехнике и може апример, в эл ых станов, эк электро.зовано,прокаткранов. окаска-. хзонсти ателя; збужде астота вращен устройство об нальными вози га г ЭДС двиг Ч - поток воанно и ункци В известных двухзонных системахрегулирования скорости двигателя пострянного тока в качестве традиционных датчиков скорости используютсятахогенераторы, механически связанные с валом двигателя.Недостатком тахогенераторов является наличие зубцовых, коллекторныхи оборотных пульсаций, для подавления которых устанавливаются фильтры,что снижает динамические показателиэлектропривода. Кроме того, тахогенераторы характеризуются недостаточнойнадежностью из-за возможного нарушения механической связи с валом двителя, что требует постоянного надзора со стороны эксплуатационного персонала с целью поддержания надежноййаботы датчиков скорости,Для улучшения энергетических и зателей работы электроприводов эк ваторов и кранов используют дау ные системы регулирования скоро вместо традиционных однозонных.Известно устройство для определения скорости двигателя постоянного тока в электроприводах с двухзонным регулированием, содержащее датчик ЭДС.двигателя, датчик тока возбуждения и последовательно соединенный с ним нелинейный преобразователь, блок деления, входы которого соединены с выходами датчика ЭДС двигателя и нелинейного преобразователя 1 1. Блок деления осуществляет операцию деления в соответствии с выражением5 30 15 20 25 30 40 45 50 3 10нако точность операции деления значительно снижается при малых значенияхЭДС двигателя в первой зоне и малыхзначениях потока во второй зоне. Кро"ме того, блок деления, испбльзуемыйв устройстве, является сложным узлом,что снижает надежность работы устройства в целом.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является уст"ройство для определения скорости двигателя в электроприводах с двухзоннымрегулированием, содержащее датчик ЭДСдвигателя, датчик тока возбуждения ипоследовательно соединенный с ним нелинейный преобразователь, пропорциональный усилитель, подключенный первым входом к выходу нелинейного преобразователя, а вторь,м входом соединенный с источником постоянного напряжения, суммирующий усилитель, дваключевых элемента, инвертор знака идва диода, причем выход пропорционального усилителя подключен к входусуммирующего усилителя через первыйключевой элемент и через последоваотельно соединенные инвертор знака ивторой ключевой элемент, а выход датчика ЭДС двигателя подключен к входусуммирующего усилителя и через первыйи второй диоды - к управляющим входамсоответственно первого и второго ключевых элементов. На входе пропорционального усилителя осуществляетсяоперация алгебраического суммированиянапряжений выхода нелинейного преобразователя и источника постоянногонапряжения. В результате на выходепропорционального усилителя Формируется напряжение, пропорциональное составляющей скорости за счет ослабления потока двигателя. Далее выходноенапряжение пропорционального усилителя по одному из двух каналов черезпервый ключевой элемент или через инвертор знака и второй ключевой элемент поступает на вход суммирующегоусилителя, где алгебраически суммируется с выходным напряжением датчикаЭДС. Выходом устройства является выход суммирующего усилителя 2.В известном устройстве наличиесуммирующего усилителя с двумя входами, на которые поступают сигналы спервого или второго ключевых элементов, а также с выхода датчика ЭДС,усложняет устройство,Цель изобретения - упрощение устройства,01399 4 Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для определения скорости двигателя в электроприводе сдвухзонным регулированием, содержащем датчик ЭДС двигателя, датчик тока возбуждения, последовательно соеди.ненный с ним нелинейный преобразователь, пропорциональный усилитель, подключенный первым входом к выходу нелинейного преобразователя, а вторымвходом - к источнику постоянного напряжения, два ключевых элемента, инвертор знака и два диода, причем выход пропорционального усилителя соединен с инвертором знака и первымключевым элементом, второй ключевойэлемент подключен к выходу инверторазнака, а выход датчика ЭДС двигателячерез первый и второй диоды подключен к управляющим входам соответствен.но первого и второго ключевых элементов, катод первого диода дополнительно соединен с третьим входом пропорционального усилителя, а анод второгодиода - со вторым входом инверторазнака,На чертеже представлена блок-схема устройства для определения скорости двигателя в электроприводе с двухзонным регулированием.Предлагаемое устройство содержит датчик 1 тока возбуждения, соединенный последовательно с нелинейным пре 35 образователем 2, выход которого подключен к первому входу пропорционального усилителя 3, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения. Выход пропорционального уси лителя 3 подключен к первому ключевому элементу 1 и через инвертор знака 5 - ко второму ключевому элементу 6. Выход датчика 7 ЭДС двигателя через первый диод 8 соединен с третьим вхо. дом пропорционального усилителя З и управляющим входом первого ключевого элемента ч, а через второй диод 9 - со вторым входом инвертора знака 5 и управляющим входом второго ключевого элемента б.Устройство работает следующим образом.Принцип действия устройства для измерения скорости заключается в измерении и суммировании двух составляющих: пропорциональной ЭДС двигателя и пропорциональной приращению скорости при изменении потока возбуждения двигателя,НО М 5 10013Скорость двигателя до основной, т.е. с неизменным потоком возбуждения, пропорциональна ЭДС двигателя и . может быть определена следующим обра.зом 5 Угде 0) - текущее значение скоростидвигателя до основной;ЭДС двигателя;Ч, - номинальный поток двигателя.При регулировании скорости выше основной, т.е. при постоянстве ЭДС двигателя, приращение скорости зави-, сит от степени ослабления потока возбуждения двигателя и может быть определена какДв -и Фиом.Ч 20 где ,дар" - приращение скорости вышеосновной;номинальная ЭДС двигателя;текущее значение потокавозбуждения;Фо - номинальная скорость двигателяОбщее выражение для скорости в первой и второй зонах регулирования имеет вид30 Сигнал датчика 1 тока возбуждения поступает на вход нелинейного преобразователя 2. Напряжение с выхода нелинейного преобразователя 2, пропорциональное потоку двигателя, поступает на первый вход пропорционального усилителя 3, на второй вход которого поступает напряжение источника опорного напряжения. В результате алгебраического суммирования этих двух на пряжений реализуется зависимость в45 соответствии с выражением (3). На третий вход пропорционального усилителя через первый диод 8 поступает сигнал датчика ЗДС 7, имеющий полярность "+", в результате на выходе50 пропорционального усилителя 3 реализуется зависимость в соответствии с выражением (4) для положительного значения ЭДС двигателя, что справедливо при вращении двигателя в одну сторону.При вращении двигателя в другую сторону сигнал датчика 7 ЭДС изменяет полярность на "-", первый диод 8 за 99 6йирается, второй диод 9 открываетсяи сигнал датчика 7 ЭДС поступает навторой вход инвертора знака 5. Напервый вход инвертора знака 5 поступает выходной сигнал пропорционально.го усилителя 3. Таким образом осуществляется алгебраическое суммированиесигналов на входе инвертора знака 5в соответствии с выражением (4) дляотрицательного значения ЗДС двигателя. В этом случае сигнал пропорционального усилителя 3 соответствуетприращению скорости во второй Зонеза счет ослабления потока возбуждения по выражению (3).Для получения сигналов по скорости обоих знаков выход пропорционального усилителя 3 соединен со входомпервого ключевого элемента 4, а выход инвертора знака 5 - со входомвторого ключевого элемента 6, причемвыходы обоих ключевых элементов соеди.нены вместе. Ключевые элементы управляются автоматически с помощью диодов8 и 9 в зависимости от полярности ЭДС.Причем при положительной полярностиЗДС в открытом диоде 8, открываетсяключевой элемент 4, а выходной сигналустройства формируется пропорциональным усилителем 3 путем алгебраического суммирования трех сигналов в соответствии с выражением (4),При отрицательной полярности ЭДСи открытом диоде 9 открывается ключевой элемент 6, а выходной сигнал устройства формируется инвертором знака5 путем алгебраического суммированиясигналов на входе в соответствии свыражением (4).В обоих случаях, т.е. независимоот полярности ЭДС двигателя, на выхбде инвертора знака 5 формируется сигнал скорости по модулю "+". в соответствии с выражением (4).В предлагаемом устройстве по срав-нению с известным отсутствует суммирующий усилитель, что упрощает устройство. Небольшой порог понапряжению, создаваемый диодами 8 и 9 присуммировании сигналов на входах пропорционального усилителя 3 и инвертора знака 5, может быть достаточнопросто скомпенсирован схемой компенсации падения напряжений в Р-и-переходах. Кроме того, суммирование сигнала, пропорционального ЭДС двигателя,и сигнала, пропорционального приращению скорости во второй зоне, осуществляется один раз или на входе пропорСоставитель В. Кузнецовадактор Л. Пчелинская Техред Т.фанта Корректор А. Дзят каз 1440/71 Тираж 685 ВНИИПИ Государственн по делам изобрете 13035, Москва, Ж, Подписноео комитета СССРй и открытийушская наб., д 4/5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,7 1001399 8 ционального усилителя 3 при положитель- знака и первым ключевым,элементом, ной полярности ЭДС или на входе инвер второй ключевой элемент подключен к тора знака 5 при отрицательной поляр- выходу инвертора знака, а выход датности ЭДС. чика ЭДС двигателя через первый ивторой диоды подключен к управляющимвходам соответственно первого и втоформула изобретения рого ключевых элементов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощеУстройство для определения скорос- ния, в нем катод первого диода подти двигателя в электроприводе с двух ключен к третьему входу пропорциональзонным регулированием, содержащее дат. ного усилителя, а анод второго диодачик ЭДС двигателя, датчик тока возбу- ко второму входу инвертора знака. ждения, последовательно соединенныйс ним нелинейный преобразователь, про Источники информации, порциональный усилитель, подключенный 3 принятые во внимание при экспертизе первым входом к выходу нелинейного 1Гарнов, В.К. и др. Унифицирован- преобразователя, а вторым входом - к ные системы автоуправления электроприисточнику постоянного напряжения, два водам в металлургии. М., "Металлурключевых элемента, инвертор знака и гия", 1971, с. 180- 182. два диода, причем выход пропорциональщ 2. Авторское свидетельство СССР ного усилителя . соединен с инвертором У 748752, кл. Н 02 Р 5/00, 1978.