Способ демпфирования колебаний синхронного двигателя преобразовательного агрегата

09) .: (11) 5.1)5 Н 02 Р СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХреспуБлин 14 ЕТЕНИЯ АНИЕ ИЭ средя из 4 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И. ОТНРЬТИЯМпри щит сссрОПИО 1(71) Иагнитогорский горно-.металлургический институт им, Г.И. Носова (72) Г.П. Корнилов, Г.В. урыгина, И.В Сидоров и А.С. Карандаев (53). 62-83:.621.31 б,78.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР " 1487145,. кл. Н 02 Р 9/14, 1988. (54) СПОСОБ . ДЕМПФРОВАНИЯ; КОЛЕНАИЙ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛ 1 Я ПРЕОБРАЗОВЛТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА(57) Изобретение относится к. электротехнике и может. быть использовано в электроприводах производственных ме - .каиизмов., работающих с ударной нагрузкой, выполненных по системе генератор - двигатель .с врапением гене 2ратора от синхронного двигателя с ре гулируемым возбуждением. Цель - павы шение надежности работы синхронного двигателя, Устройство содержит блок измерения электромагнитнои мощности, выполненный на базе множительного блока 8, блок измерения статической нагрузки ца базе множительного блока 11, выходы их подключены к суммирующему элементу 7, выход которого подключен к регулятору 5 тока возбуж дения синхронного двигателя 1. Допол иительно контролируют ток возбуждения датчиком 15 и по его сигна."у обратно пропорционально квадрату неквацратичного тока возГуждени меняют величину контролируемой мощности, в фуш;дии которои осуществляют регулирование тока возбуждения2 ил.Изобретение относится к. электротехнике и может бить использовано вэлектроприводах производственных механизмов, работающих с характернымударным изменением нагрузки, выполненных по системе генератор - двигатель постоянного тока с вращениемгенератора от синхронного двигателяс регулируемым возбуждением, и явля" Оется дополнительным к . авт, св,Р 1487145,Целью изобретения является повыщение надежности работы синхронногодвигателя. 5На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для демпфирования колебаний синхронного двигателя преобразовательного агрегата для реализацииспособа; на фиг, 2 - характеристика 20оптоэлектронной пары - зависимостьвыходного сопротивления Кы фотарезистора от входного тока 1светового.излучателя. Характеристика построена в относительных единицах. 25Устройство для демпфирования колебаний содержит синхронный двигатель.1 (Фиг. 1), вал которого механическисоединен с валом генератора 2, якорная цепь которого соединена с якорной 3 Оцепью двигателя 3 постоянного тока,Устройство содержит также тиристорныйвозбудитель 4, соединенный с цепьюротора синхронного двигателя 1, Квходу тиристорнога возбудителя 4 подключен регулятор 5 тока возбуждения,вход которого соединен с выходомэлемента 6 сравнения. Первый вход элеэлемента 6 сравнения соединен с выходом суммирующего элемента 7, инвертирующий вход которого соединен с вы"ходом первого множительного блока 8,входы которого соединены соответственно с выходами датчика 9 напряжения.мой вход суммирующего элемента 7 соединен с выходом второго множительногоблока 11, входы которого подключенысоответственно к выходам датчика 12напряжения и датчика 13 тока якорнойцепи двигателя 3, Второй вход элемента б сравнения соединен с входомквадратичного преобразователя 14 и свыходом датчика 15 тока возбуждения,включенного в цепь ротора синхронно. го двигателя 1. Третий вход элемента б сравнения соединен с выходомблока 16 задания тока возбуждения,Выход квадратичного преобразователя 14:соединен с входом фильтра 17 низ- кой частоты,. выход которого соединен со световым излучателем 18, .входящим в состав оптоэлектронной пары 19, Фоторезистор 20, также входящий в состав оптоэлектронной пары 9, включен в цепь обратной связи суммирующего элемента 7.Устройство (фиг.1), реализующее способ демпфирования колебаний, работает следующим образом.С выхода первого множительного блока 8 на инвертирующий вход суммирующего элемента 7 поступает сигнал электромагнитной мощности синхронного двигателя (СД), пропорциональный электромагнитному моменту МсинхронноАго двигателя 1. С выхода второго множительного блока 11 на второй вход элемента 7 поступает сигнал Р пропорциональный моменту М статичЕской нагрузки на валу синхронного двигателя 1, В режиме вращения двигателя 1 на холостом ходу Рс "- Рр О. Поэтому управляющий сигнал 1 на входе суммирующего элемента 7 равен нулю. На входах элемента 6 сравнения осуществляется сравнение заданного 1 и Фактического 1токов возбужденияВ момент ударного приложения нагрузки на валу двигателя 3 на выходе множительного устройства .11 появляется сигнал Рт, пропорциональный моменту Е, статистической нагрузки, Вследствие инерционности якорных цепей двигателя 3 и генератора 2 и инерционности маховых масс их якорей в начальный период переходного процесса электромагнитный момент Ми соответственно мощность Р измениться.не могут. Поэтому на вход элемен" та б сравнения с выхода суммирующего элемента 7 подается сигнал на усилие тока возбуждения, пропорциональный Р =М Это обеспечивает требуемое быстродействие при демпфировании амплитуды крутящего момента синхронного двигателя 1, Далее при изменении сигнала Рс, поступающего с выхода множительного блока 8, на вход элемента б сравнения подается сигнал 11, пропорциональный разности (Р -Рц = Жст-Исд), Е результате этого при РРт на регулятор 5 тока возбужде" ния подается сигнал на увеличение тока возбуждения и соответственно на увег В Вс де Т нт интегрирования; квадрат среднек 2 время,.оатветствен тичного така В.срлВ = Т 3 Вс 1 д:о30Включение на выход квадратичного преобразователя 14:фильтра 17 низкой частоты позволяет заменить операцию интегрирования сигнала. д ега изме 2.нением по апериодическому закону. Такая замена при больших интервалах интегрирования вполне допустима, так как с увеличением постоянной времени апериодическая зависимость выходного. сигнала апериодическога Фильтра 17 40 низкой частоты риблюкается к линейной. При отношении времени интегрирования к постоянной времени Фильтра.17, большем 0,5, погрешность замены интегрирования сигнала его изменением по апериодическому закону не превышает 1:%.Непосредственное вычисление интеграла, т.е. включение на выход квадратичного преобразователя .14 интегри- , 50 рующего звена потребовало бы уменьшения выходного. сигнала этого звена до нулевого уровня по истечении каждого интервала интегрирования, т.е, по оконЧании каждого цикла работы под 55 нагрузкой, Это вызывает дополнительное усложение устройства,.Следовательддо, замена интегрирован я Сигнала х его изменением по апеВ и 5 1 б 2.46 личение крутящего момента М . При РВ 1 1 Рь.с, чапротив, ток возбуждения снижается. Таким образом, в течение всего переходного процесса осуществляется контроль и регулирование крутя щего момента синхронного двигателя 1. Это обеспечивает демпфирование колебаний ега ротора при ударном приложении нагрузки,Сигнал, пропорциональный току воз-.10 буждения 1 В. двигателя 1, поступает на вход .квадратичного преобразователя 14. На выходе квадратичного преобразователя 14. Формируется сигнал15 х , пропорциональный квадрату тока возбуждения.Кзвестно, что величина среднеквац- РатИЧНОГО таКа ВОЗбУЖДЕНИЯ 1 Вср сВ связана с его текушим значением выражениемЛср Ртср /Агде А - тедлоотдача двигателя,Поскольку в данном случае речь идет о повышении температуры двигателя за счет изменения тока в обмотке возбуждения,. величина тепловых по" терь в обмотке возбуждения дд Рттср.ь определяется выражениемТтср В экб,ь Ьфгде 1 ц - эквивалентный ток цепивозбуждения за цикл работы;К - сопротивление цепи возбужВдения синхронного двигателяЭквивалентный так возбудителя 3.,за цикл работы двигателя равен среднеквадратичному току возбуждения;1 г.ЭкВ,В Вср,ке= Т 5 дьо Следовательно,В ср,дь " "ср.В Таким образом,т СР.В среднее превышени температуры двигателя ьВ , связанЛнос с изменением тока возбуждения, пряма пропорционально квадрату среднеквадратичнаго тока возбуждения 18,рХарактеристика 21 оптоэлектронной пары 19 показывает, что выходное сопротивление Е ц .(Фиг.2) Фоторе- зистора 20 на рабочем участке практически обратпо пропорционально вход ному току 1 В светавога излучателя 18 (зависимость Р.ы й(1 ) близка к гиперболической). Поскольку Фоторезистар 20 включец в цепь обратной связи суммирующего элемента 7, коэффшдиент усиления суммирующего элемента 7 изменяется обратно пропорционально входному. току 1 В светового излучателя 18, т.е. обратно пропорциональна среднему превышению температуры двигателя Рср,В, связанному с изменением тока возбуждения,. В результате этога,при повышении температуры дви" гателя 1, связанном с изменением тока возбуждения, уровень управляющего сигнала 1 р снижается; при.снижении температуры Б,р, напротив.повышается. Таким образом, в устройст 586риодическому закону является допустимой и целесообразнои,Среднее превышение температуры двигателя лс связано со средней мощностью тепловых потерьР зависимостстью7 1 б 246588 Формула изобретения Способ демпфирования колебаний синхронного двигателя преобразовательного агрегата по авт. св. 9 1487145, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работь синхронного двигателя, дополнительно измеряЮт ток возбуждения синхронного двигателя, изменяют вЕличину контролируемой мощности обратно.пропорционально квадрату среднеквадратичного тока возбуждения. Я ХРОХ Составитель В. Тарасовдактор Т. Лазоренко Техред Л.Олийнык рректор М, Шароши По писно д еиям и открытиям при ГКНТ СССР я наб., д. 4/5 Заказ 201 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изобрет11.3035, Москва, Ж, Раушс Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 ве Фиг.1), реализующем данный способ, осуществляется автоматическая коррекция сигнала управления, пода-.ваемого на вход регулятора тока возбуждения в зависимости от теплового5 состояния двигателя. В рассмотренном устройстве (фиг,1)с помощью датчика 15 тока возбужде-.ния осуществляется измерение токавозбуждения синхронного двигателя 1,С помощью квадратичного преобразова"теля 14 и Фильтра 17 низкой частотывыделяется сигнал, пропорциональныйквадрату среднеквадратичного токавозбуждения, т.е, сигнал, пропорциональный среднему превышению температуры двигателя, связанному с изменением тока возбуждения, С помощью оп тоэлектронной пары 19 выходной Фоторезистор 20, который включен в цепьобратной связи суммирующего элемен.та 7, осуществляется автоматическаякоррекция сигнала управления, подавае мого на вход регулятора 5 тока возбуждения в зависимости от названногосреднего превышения температуры,т.е. в зависимости от теплового состояния двигателя 130Снижение длительно действующейтемпературы нагрева изоляции приводит к увеличению срока службы изоля-ции и повышению надежности работы синхронного двигателя.Таким образом, дополнительное измерение тока возбуждения синхронного двигателя, вычисление квадрата среднеквадратичного тока возбуждения и изменение обратно пропорциональн: полученному результату величины контролируемой мощности, пропорционально которой осуществляют регулирование тока . возбуждения, позволяет наряду с демпфированием колебаний ротора обеспечить непрерывный автоматический контроль теплового"состояния синхронного двигателя и за счет этого повысить надежность его работы.