Способ ограничения динамических нагрузок электродвигателя и устройство для его осуществления

(5 П 5 Н 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН о-строительныйенко оС 975 Я ДИНАМИЧЕДВИГАТЕЛЯ И ОСУЩЕСТВЛ Еустройства фиг.2 - схеа фиг.3 примомента от К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4758953/07 (22) 15.11,89 (46) 23.09.91, Бюл. М 35 (71) Московский инженерф институт им.В.В.Куйбышев (72) В.Я.Ткаченко и Д,В,Тка (53) 621,316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельст %692041, кл, Н 02 Р 5/06, (54) СПОСОБ ОГРАНИЧЕН СКИХ НАГРУЗОК ЭЛЕКТР УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО НИЯ Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам ограничения нагрузок электродвигателей, работающих с частыми перегрузками и стопорениями, например электроприводов землеройных машин, горнодобывающих машин, нажимных винтов прокатных станов и др.Цель изобретения - повышение эффективности ограничения динамических нагрузок в режиме стопорения электродвигателя и повышение его надежности,На фиг,1 приведена схемадля осуществления способанама датчика момента нагрузки; нведена зависимость стопорногомомента нагрузки.Устоойство для ограничения динамических нагрузок электродвигателя содержит последовательно включенные регулятор 1 скорости с управляемым блоком 2 ограничения в цепи его обратной связи и регулятор 3 момента двигателя, датчики 4 скорости и(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, работающих с частыми перегрузками и стопорениями. Целью изобретения является повышение эффективности ограничения динамических нагрузок в режиме стопорения и повышения надежности. Согласно данному способу с помощью датчика 8 измеряют момент нагрузки, сравнивают момент нагрузки с величиной стопорного момента на входе второго суммирующего усилителя 12 и изменяют значение стопор- ного момента по определенной зависимости, реализуемой усилителем 9, диодами 11 и 13. 2 с.п, и 1 3 и ф лы, 3 ил. момента 5 двигателя, подключенные ко входам соответственно регулятора скорости 1 и регулятора 3 момента двигателя, тиристорный преобразователь 6, выход которого подключен к двигателю 7, датчик 8 момента нагрузки, первый суммирующий усилитель 9, к одному входу которого подключен источник 10 задания максимального значения стопорного момента, а на втором входе включен первый диод 11, второй суммирующий усилитель 12 и второй диод 13, причем два входа второго суммирующего усилителя 12 подключены к выходу датчика 8 момента нагрузки и к выходу первого суммирующего усилителя 9, выход второго суммирующего усилителя 12 через первый диод 11 подключен к второму входу первого суммирующего . усилителя 9, выход которого подключен к управляющему входу блока 2 ограничения через второй диод 13. Датчик 8 момента нагрузки (фиг.2) выполнен на одном операционном усилителе 14 с резистором 15 вобратной связи с включенным между неинвертирующим входом и общей точкой усилителя конденсатором 16 с резистором 17, подключенным к инвертирующему входу, и двумя резисторами 18 и 19, неинвертирующим входом подключенными к неинвертирующим входам, причем инвертирующий вход и первый неинвертирующий резисторный вход усилителя подключены к выходу датчика 4 скорости, а второй неинвертирующий резисторный вход подключен к выходу датчика 5 момента двигателя.Согласно данному способу с помощью датчика 5 измеряют момент двигателя, задают стопорное значение момента Мст с помощью блока 2 ограничения в цепи обратной связи регулятора скорости, сравкивают эти величины, и по достижении моментом двигателя величины момента стопорного, вызываемого увеличением момента нагрузки, двигателя уменьшают скорость приводного двигателя, ограничивая тем самым максимальные значения момента нагрузки. Для увеличения эффективности ограничения нагрузок задают максимальное значение стопорного момента Мстз с помощью источника 10 задания максимального значения стопорного момента, выходной сигнал которого подают через первый суммирующий усилитель 9 и второй диод 13 на управляющий вход блока 2 ограничения, измеряют момент нагрузки с помощью датчика 8, сравнивают момент нагрузки Мн с текущей величиной стопорного момента Уст (входным сигналом управляющего блбка 2 ограничения) с помощью второго суммирующего усилителя 12 и изменяют значение стопорного момента в соответствии с приведенной выше зависимостью с помощью первого суммирующего усилителя 9 и диодов 11 и 13, При этом, если момент нагрузки меньше величины стопорного момента МяМст, то стопорный момент сохраняет величину максимального значения Мст =Мстз (горизонтальный участок характеристики на фиг.З), поскольку диод 11 при этом заперт. Если в процессе стопорения момент нагрузки станет больше стопорного момента МнМст, то величину стопорного момента изменяют согласно зависимости Мст = Мста - К(Мн-Мст) (диод 11 при этом открывается), Поскольку с увеличением Мн изменяется величина Мст, входящая и в правую часть этой зависимости, то зависимость стопорного момента от момента нагрузки определяется при этом выражениемМстз - К МнМст -(крутой участок характеристики на фиг.З, построенный для К = 0,9). Таким образом, даже небольшое увеличение момента нагрузки по сравнению с максимальным стопорным моментом дает быстрое уменьшение стопорного момента, а вследствие этого и момента двигателя, что ооеспечивает быстрое снижение скорости двигателя и эффективное ограничение динамических нагрузок. При уменьшении стопорного момента до нуля К(Мн - Мст) Мстз сохраняет это нулевое значение (фиг.З) вследствие запирания диода 13,оУстройство для осуществления способа ограничения нагрузок электропривода работает следующим образом,На два входа второго суммирующего усилителя 12 подают сигналы, пропорциональные моменту нагрузки Мн (с выхода датчика 8 момента нагрузки) и стопорному моменту Мст (входной сигнал управляемого блока 2 ограничения), с противоположными знаками, На выходе второго суммирующего усилителя 12 формируют разность этих сигналов с коэффициентом К: К(Мн-Мст). Если эта разность отрицательна (при МнМст), то знак выходного сигнала второго суммирующего усилителя 12 запирает диод 11 и на второй вход первого суммирующего усилителя 9 поступает нулевой сигнал, а на первый его вход подают выходной сигнал источника 10 задания максимального значения стопорного момента Мстз, который через первый суммирующий усилитель 9 и открытый при этом диод 13 поступает на управляющий вход блока 2 ограничения, обеспечивая задание максимального значения стопорного момента для электродвигателя (горизонтальный участок характеристики на фиг.З), т.е, обеспечивается реализация первого значения стопорного момента из приведенной выше зависимости, определяемой данным способом.Если момент нагрузки превысит заданное значение стопорного момента (Мн Мстз), то выходной сигнал второго суммирующего усилителя 12 поменяет знак, диод 11 откроется, и на второй вход первого суммирующего усилителя 9 йодают сигнал,пропорциональный величине К(Мн-Мст), со знаком, противоположным знаку сигнала Мстз с выхода источника 10, подаваемого на первый вход первого суммирующего усилителя 9. В результате с выхода первого суммирующего усилителя через диод 13 на управляющий вход блока 2 ограничения подают уменьшающийся сигнал задания стопорного момента Мст - Мстз-К(Мн-Мст). Одновременно этот уменьшающийся сиг 1679593нал подают на второй вход второго суммирующего усилителя 12, вызывая ускоренныйрост выходного сигнала этого усилителя 12,а вслед за этим и ускоренное уменьшениевыходного сигнала первого суммирующего 5усилителя, т,е, быстрое уменьшение стопорного момента Мст (крутой участок характеристи ки на фиг.З), что вызы ваетуменьшение задаваемого регуляторомскорости с, ограничителем 2 момента 10двигателя, быстрое уменьшение скоростидвигателя и эффективное ограничение динамических нагрузок, Если при этом выходное напряжение первого суммирующегоусилителя 9 уменьшается до нуля и меняет 15знак. то диод 13 запирается и на входе блока2 ограничения задание стопорного моментаостается нулевым.Датчик 8 момента нагрузки может бытьвыполнен в соответствии со схемой, приведенной на фиг,2, Работает он следующимобразом.На инвертирующий вход усилителя 14 ина его первый неинвертирующий входподают выходной сигнал р й) с выхода 25датчика 4 скорости и с масштабным коэффициентом р, а на второй неинвертирующий вход усилителя подают выходнойсигнал,им Мд датчика 5 момента двигателя Мд с масштабным коэффициентом рм, 30Если принять значения параметров резисторов 15,19,17,18 и конденсатора 16 этогодатчика из условий г 15 = г 19, Г 17 = Г 1 а,35Г 18 Г 19 Г 15, ЯрдС 15Г 18 + Г 19 Г 17,ймгде 3 - момент инерции привода и механизма, то выходное напряжение Одм определяется зависимостью:оОдм г . биТбт + Одм =ф Мд - ,1 ) =4М,Й45где Т = С 15Г 1 оГ 19Г 1 Я + Г 19Обеспечив достаточно малое значение постоянной времени Т, достаточное для сглаживания помех (например, уменьшением величины емкости С 15 конденсатора 16), можно с достаточной степенью точности считать, что выходное напряжение усилителя 14 и всего датчика 8 пропорционально моменту нагрузки Мн,Таким образом, данное предложение позволяет повысить эффективность ограни- чения динамических нагрузок электропривода в режиме стопорения и тем самым повысить надежность электропривода и механизма,Формула изобретения 1. Способ ограничения динамических нагрузок электродвигателя, согласно которому измеряют момент двигателя, задают стопорное значение момента, сравнивают эти величины и по достижении моментом двигателя стопорного значения, вызываемого ростом момента нагрузки, уменьшают скорость приводного двигателя, а также измеряют момент нагрузки на двигатель и изменяют значение стопорного момента, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности ограничения динамических нагрузок в режиме стопорения и повышения надежности, сравнивают момент нагрузки с текущей величиной стопор- ного момента и изменяют значение стопорного момента в соответствии с зависимостью;прн Мм 5 МттМстз пртт МнМттМстт - К(МН - Мд) при к(Мн - Мст) Ат где Мст и Мстз - текущее и максимально заданное значения стопорного момента;Мп - момент нагрузки двигателя;К - постоянный коэффициент.2, Устройство для ограничения динамических нагрузок электродвигателя, содержащее последовательно включенные регулятор скорости с управляемым блоком ограничения в цепи его обратной связи и регулятор момента двигателя, датчики скорости и момента двигателя, подключенные к входам соответствующих регуляторов, тиристорный преобразователь, выход которого предназначен для подключения к якорной обмотке электродвигателя, а вход - к регулятору момента, датчик момента нагрузки, первый суммирующий усилитель, к первому входу которого подключен исгочник задания максимального значения сто 1парного момента, а на втором входе включен первый диод, второй суммирующий усилитель и второй диод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности ограничения динамических нагрузок в режиме стопорения и повышения надежности, два входа второго суммирующего усилителя подключены к выходу датчика момента нагрузки и к выходу первого суммирующего усилителя через второй диод, вцход второго суммирующего усилителя через первый диод подключен к второму входу первого суммирующего усилителя, выход которого подключен к управляющему входу блок ограничения через второй диод.,Куркова еда аказ 3220 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/Б Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, чо датчик момента нагрузки двигателя содержит один операционный усилитель с резистором в обратной связи, конденсатор включенный междунеинвертирующим входом усилителя и его общей точкой, резисторы, подключенные соответственно к инвертирующему и двум неинвертирующим входам, причем инвертирующий вход усилителя и первый неинвертирующий вход соединены с выходом датчика скоро сти, а второй неинвертирующий вход подключен к выходу датчика момента электродвигателя. аг дФ Рю Юу 3 О 78щ %/Г оваКорректор О,Кравцова