Устройство для управления двигателем постоянного тока

) Доп лиительное клеио 06,03.74дииением заявритет02 р/169264(22) Заяв с присо (23) При 5/О суда 31) ЮР рстеенный комитетСССРлам иэооретеннйи открытий(53) УДК 621.316. ,7 18,5(088,8) бликоваио 25.01.79,бвллЕтеиь3 та опубликования описания 28.01.7(72) Авторы изобретена Ин Остранпыельмут Брайтлов, Зигфрид Лащ и Ге(71) Заявит ИГАТЕЛЕМ ДЛЯ УПРАВЛЕН ОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электродвигателям постоянного тока с управляемым тиристорным преобразователем, регулятором частоты вращения и подчиненным ему регулятором тока, и предназначено, в частности, для применения в электроприводе механизмов, требующих повышенного пускового момента,Тиристорные преобразователи в электро- приводах, особенно в диапазоне малых мощностей ( 10 кВт), для общетехнического применения при произвольных характеристиках нагрузки выполнены так, что допустимая пиковая нагрузка равна длительно допустимой нагрузке, даже если эта пиковая нагрузка приложена лишь кратковременно.- Такие тиристорные преобразователи в большинстве случаев являются регулируемыми звень,.ми регулятора частоты вращения, напряжения на якоре или ЭДС, снабженного подчиненным ему регулятором тока, причем предельный ток устанавливается посредством задания некоторого значения тока (ограничение тока якоря).Известно устройство для управления двигателем постоянного тока, содержацее резистор напряжения, датчик тока, регулятор тока, выполненный в виде последовательно соединенных сумматора со звеном ограниче.иия в цепи обратной связи и интегратора, причем к выходу датчика тока подключен 5 пороговый элемент, связанный с регулируемым звеном ограничения сумматора .Это устройство ограничивает ток якоряи нагрузки в механизме за счет ограничения. ускорения двигателя, что, однако, увеличи- О вает длительность переходных процессов.Наиболее близким техническим решениемк изобретению является устройство для управления двигателем постоянного тока, содержащее тиристарный преобразователь для питания двигателя, регулятор частоты вра щения двигателя, регулятор тока и узелформирования процесса разгона, включающий резисторно-конденсаторное звено задержки 2.Для разгона механизма в цепь электродвигателя вводится ток от некоторого источ.ника, который больше допустимого тока длительной нагрузки тиристорного преобразователя. Реле времени ограничивает время, в течение которого может протекать этот ток,превышающий допустимый ток установившегося режима. Другое реле времени запрещает протекание тока прежде, чем на вентильных переходах тиристорного преобразователя произойдет затухание тепловых переходных процессов, Часто возникает требование, чтобы включение машины происходило через сетевую защиту тиристорного преобразователя, при этом из соображения защиты работы тиристорного преобразователя, относящаяся к нему схема регулированиядля останова машины должна отключаться. Дополнительно к этому выдвигается требование, чтобы после останова машины было допустимо непосредственное включение повторно. Для таких режимов исполнение схемы регулирования становится очень громоздким и затруднительным, так как реле време. ни или временные схемы должны быть выполнены на уровне запоминающих схем, которые при отключении сети не должны потерять хранимую ими информацию о пред 1 О й 20 шествующем отключению режиме,Необходимый для трогания механизма ток может при некоторых обстоятельствах быть вдвое больше, чем номинальный ток при максимальной частоте вращения. Это особенно касается тех механизмов, в кото рых вращательное движение переводится в поступательное движение, поскольку относительно большие металлические поверхности скользят с трением одна по другой, причем в неподвижном состоянии машины из-за подтекания пленок смазки происходят так называемые явления прихватывания и приклеивания.Целью изобретения является ограничение тока якоря допустимым значением.Достигается это тем, что устройство для М управления .двигателем постоянного тока, которое содержит тиристорный преобразователь для питания двигателя, регулятор частоты вращения, регулятор тока, а также узел формирования процесса разгона, содержащий звено задержки из резисторов 40 и конденсатора, дополнительно снабжен первым транзистором, коллектор которого через резистор соединен с базой дополнительного второго транзистора и с входом регулятора тока, к которому также подключен источник дополнительного задания тока, причем база и эмиттер первого транзистора соединены соответственно с общей точкой постоянного и регулируемого резистора и с общей точкой двух дополнительных источников напряжения,причем указанные источники напряже ния и резисторы включены последовательно с дополнительным конденсатором., а эмиттер второго транзистора соединен с эмиттером первого транзистора и с конденсатором упомянутого звена задержки, в то время как коллектор второго транзистора связан через диод с общей точкой двух резисторов звена задержки, вторые выводы которых подсоедине. ны к входу регулятора частоты вращения ик источнику задающего напряжения регулятора частоты вращения,Кроме того, между дополнительным источником напряжечия смещения и входомрегулятора частоты вращения включены последовательно соединенные резистор и КС-цепочка, причем их общая точка соединенас. коллектором второго транзистора,На фиг. 1 приведена схема устройства;на фиг. 2 - вариант выполнения цепейуправления регулятора частоты вращения.Устройство для управления двигателемпостоянного тока содержит регулятор частоты вращения 1, подчиненный ему регулятортока 2, подключенный к блоку управления 3тиристорным преобразователем 4, питающимдвигатель 5. Узел формирования процессаразгона включает резисторно-конденсаторное звено задержки, выполненное иа резисторах б и 7 и конденсаторе 8, Дополнительновведены первый транзистор 9, коллектор которого соединен через резистор 10 с базойдополнительного второго транзистора 11 ис входом регулятора тока 2, к которомуподключен также источник дополнительногозадания тока, при этом база и эмиттерпервого транзистора 9 соединены соответственно с общей точкой постоянного 12 ирегулируемого 13 резисторов и с общей точкой двух дополнительных источников напряжения 14 и 15, причем указанные источникинапряжения 14, 15 и резисторы 2, 13 включены последовательно с дополнительным кон.денсатором 6, эмиттер второго транзистора11 соединен с эмиттером первого транзистора 9 и конденсатором 8 звена задержки,коллектор второго транзистора 11 соединенчерез диод 7 с общей точкой двух резисторов 7 и 6 звена задержки, вторые выводыкоторых подключены соответственно к входу регулятора частоты вращения 1 и к источнику задающего напряжения регуляторачастоты вращения (см. фиг. 1).Приведенный на фиг. 2 вариант выполнения цепей управления регулятора частотывращения 1 отличается тем, что дополнительно введены последовательно соединенныерезистор 18 и образованная конденсатором19 и резистором. 20 КС-цепочка, включеннаямежду дополнительным источником напряжения смещения Ъ и входом регуляторачастоты вращения 1, причем их общая точкасоединена с коллектором второго транзистора. 11,Принцип работы устройства заключаетсяв следующем.После включения цепей питания системыуправления к последовательно соединеннымрезисторам 2 и 13 и конденсатору 16 прикладывается сумма напряжений дополнительных источников напряжения 14 и 15. Напряжение на конденсаторе 16 растет по экспоненте от нуля. Пока напряжение конденсатора 16 меньше напряжения источника 14потенциал базы первого транзистора 9 отрицателенотносительно потенциала коллектора, вследствие чего первый транзистор 9запирается. В это время на вход регуляторатока 2 подается напряжение от источникадополнительного задания тока, действующеенавстречу основному задающему сигналус выхода регулятора частоты вращениян запирающее тиристорный преобразователь4, вследствие чего напряжение на якоре 5становится равным нулю. Одновременно через резистор 10 на второй транзистор 11подается сигнал, при котором второй транзистор 1 открывается и тем самым замыкаетконденсатор 8, вследствие чего замыкаетсяцепь прохождения сигнала п задания частоты вращения на вход регулятора 1, На входрегулятора 1, который может быть регулятором частоты вращения, напряжения и ЭДС,при этом подается незначительный задающий сигнал, определяемый падением напряжения на диоде 17 и переходе коллектор,эмиттер второго транзистора 11,Этот сигнал вследствие пропорциональноинтегральной характеристики регулятораформирует на его выходе линейно нарастающее во времени выходное напряжение, приложенное к входу .регулятора тока 2 иопределяющее заданное значение тока, Кроме того, на вход регулятора тока 2 подаетсясигнал, пропорциональный фактическомузначению тока 1.Как только потенциал базы первого тран. зистора 9 станет положительным, последнийотпирается и закорачивает источник дополнительного задания тока, в силу чего нарегуляторе тока 2 возникает скачок заданного значения тока. Уровень сигнала заданногозначения тока может регулироваться резистором 13, благодаря чему к моменту отключения источника дополнительного заданиятока напряжение на выходе регулятора частоты вращенияможет быть вйбрано соответственно условиям работы машины. 40Вследствие скачка заданного значениятока ток якоря двигателя 5 быстро возраста.ет до номинального значения и двигатель 5начинает разгоняться.Одновременно запирается второй транзистор 11, конденсатор начинает заряжаться,4увеличивается входной сигнал регуляторачастоты вращения 1 и двигатель без перерегулирования разгоняется до заданной частоты вращения. З 5 да постоянном токе якоря могут создаваться различные значения пускового момента.Формула изобретенич При отключении питания устройства конденсатор 8 быстро разряжается через второй транзистор 11, а конденсатор 6 - через резистор 12. Поскольку время разряда этих конденсаторов мало, после отключения двигателя устройство быстро готово к новому пуску. В случае, если это позволяет технологический процесс, быстрая остановка двига 5 10 15 20 25 30 теля может производиться шуитироваиием конденсатора 16,Напряжение, источников 4, 5 одно. временно является питающим напряжением элементов управления устройства. Онн иолу чаются выпрямлением и сглаживанием пульсаций. Постоянная сглаживания для источ. ника 4 значительно меньше, чем для напря. жения источника 15.Сигнал тока вызывает на валу двигателя момент трогання, что приводит к раэъедине. нию поверхностей трения и к пуску механиэ. ма.Устройство не будет удовлетворительно работать, если при работе в диапазоне очень больших кратностей регулирования частоты- вращения напряжение, пропорциональное заданному значению частоты вращения, ста нет настолько низким, что по величине оно будет соизмеримо с падением напряжения иа диоде 17. В этом случае более целесообразным является выполнение устройства, показанное на фиг. 2. При этом в момент отключения источника дополнительного задания тока открывается первый транзистор 9, в силу чего на регуляторе тока 2 возникает сигнал заданного значения тока, и одновременного запирания второго транзистора 1 через КС-цепочку, включающую конденсатор 19 и резистор 20, на вход регулятора частоты вращения 1 подается дополнительный импульс, Этот импульс имеет такую амплитуду, что на выходе регулятора частоты вращения задается максимальное заданное значение тока. Влагодаря дополнительному импульсу всегда возникает максимальный ток, а момент появления этого импульса является управлением, в силу чего при всегТаким образом в устройстве обеспечивается ограничение тока якоря допустимым значением при разгоне двигателя, в том числе и в электроприводах, требующих ловы. щенного пускового момента. При этом исключается перерегулирование частоты вращения и обеспечивается повышение надежности привода, а также возможность любой по. следовательности частоты включения, . Устройство для управления двигателем постоянного тока, содержащее тиристорный преобразователь для питания двигателя, ре. гулятор частоты вращения, регулятор тока и узел формирования процесса разгона, включающий в себя резисторно-конденсаторное звено задержки, отличающееся тем, что, с целью ограничения тока якоря допустимым значением при разгоне двигателя 1 ополни. тельно введен первый транзистор, коллектор644022 СостаанТехред О.Тнраж 85 ПИ Государстлснног по делам мзобретМосква, Ж 35. Р 11 П 1 а тем к, г. 3( Редактор Е. ГоичЗаказ 8038/52 о комнтета (.чнй н открытнаун(скал наб Вгород, уд. П яд 4 11 ЗОнлиал ная 4 которого соединен через резистор с базой дополнительноГо второго транзистора и с вХодом регулятора тока, к которому подключен источник дополнительного задания тока, причембаза й"эмиттерпервого-транзистора соединены соответственно с общей точкой постояйного и регуЛируемого резисторов н общей точкой двух дополнительных источни""Кбв ИТ 1 ряжения, указанные источники напряжения и резисторы включены последовательно с дополнительным конденсатором, эмиттер второго транзистора соединен с эмит.тероЪ первого транзистора и конденсатором звена задержки, а коллектор второго транзистора соединен через диод с общей точкой двух резисторов звена задержки; вторые выводы которых подключены соответственно к, входу регулятора частоты вращения и к источнику задающего напряжения регулятора частоты вращения.2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные резистор и 1(С-цепочка, включенные между дополнительным источником напряжения смещения и входом регулятора частоты вращения, причем их общая точка соединена с коллектором второго транзистора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР412358, М.Кл 2, Н 02 Р 5/06, 1972.2. Патент ГДР6043. кл. 21 С 59/50, 1968: ль В. Ткаченкоугоаая Корректор ( НекмарПодпнсноеС(Р