Способ регулирования частоты вращенияэлектродвигателя постоянного toka

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сса 1 а СеветсккаСфцмеписткческнкРеспубики(5 ЗЭ УДК 621.313,2. .077,3 (088,8) по делам лэвбретеннй и етврмтнй(72) Авторы изобретения Киевский ордена Ленина политехнический институт им.Октябрьской социалистической революции и Украинскийисследовательский и конструкторский институт УкрНИИ 54) СГ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕ ОЯННОГО ТОКА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОС Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к способам регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока, и может быть использовано в электроприводных установках, где требуется регулирование частоты вращения в широких пределах.Известен способ регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, при котором в якорную цепь подают неизменный по величине ток, измеряют частоту вращения электродвигателя и формируют сигнал управления возбуж.дения в зависимости от отклонения величины сигнала, пропорционального частоте вращения электродвигателя от задающего сигнала 1.Однако при таком способе регулирования электродвигателя необходимо наличие датчика. частоты вращения в виде тахогенератора, вал которого соединяют с валом электродвигателя, поскольку при регулировании частоты вращения элек. тродвигателя путем изменения потока возбуждения измерить частоту вращения косвенным путем, т.е. измерением ЭДС электродвигатеевозможно, так как ЭДС зависит к от частоты вращения, так и от потока возбуждения. Наличие тахогенератора в системеэлектропривода снижает ее надежность, а вэлектроприводах малой мощности использование тахогенератора затруднено, так какздесь его габариты могут быть сравнимы сгабаритами самого электродвигателя, что приводит к увеличению момента инерции привода и дополнительной нагрузке на электродвигатель. Кроме того, такой способ управления.может служить только для стабилизации частоты вращения и не может быль использован,например, для стабилизации мощности навалу электродвигателя,Наиболее близким по технической суш.ности к предлагаемому является способ ре.гулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, при котором вякорную цепь подают неизменный по величине ток, измеряют ЭДС электродвигателяи формируют сигнал управления возбужде.вием (2 .838990преобразователем Х, как некоторую функциюот действительного значения ЭДСО, = 1(Е) = 1,(сфер ),так как Е = С Фоэ,5где О, - выходной сигнал функционально-го преобразователя 8;Е - действительное значение ЭДС апек. тродвигателя;С - конструктивная постоянная электродвигателя;Ф - поток возбуждения электродвигателя;еь) - частота вращения.Величину сигнала, формируемого функциональным преобразователем 9 в некоторой функ.15 ции от потока возбуждения, обозначим какОг = г(Ф)где Ог - выходной сигнал функциональногопреобразователя 9Сигналы О, и Ог подаются на входы узла 5 20 сравнения, где, в соответствии с требуемымзаконом сравнения, формируется выходнойсигнал узла 5 сравненияОэ - 3 ,Ог, Ог) -з (сф 1.Ю )ф ) 4 (ф д )Выходной сигнал узла 5 сравнения Оз подается 25 на функциональный преобразователь 10, который формирует из этого сигнала, в соответ.ствии с некоторым законом, сигнал управлениярегулятора 4 напряжения на обмотке 3 возбуж.дения, т.е.30Ф. 5 ,ОЗ) (ф 1 11) )Так как момент электродвигателя постоянного тока определяется выражениемМ = е )Фгде 1 - неизменный по величиие ток в якор.35 ной обмотке электродвигателя, откудаф МСИсходя из этого, можно записатьЩ Йсз сз- р ( - еь) 10 Схема для электродвигателя последовательного возбуждения отличается тем, что обмотка 40 3 возбуждения подключена последовательно с якорной обмоткой электродвигателя 1 к выходу источника 2 неизменного тока, а ре.гупятор 4 напряжения своими выходными зажи.мами подключается параллельно обмотке 3 45 возбуждения,50 55 При таком способе управления сигнач, пропорциональный ЭДС электродвигателя, не может быть использован дпя стабилизации частоты вращения, поскольку ЭДС электро. двигателя зависит как от частоты вращения, так и от потока возбуждения, а последний изменя. ется при изменении момента нагрузки, т.е, одной и той же частоте вращения соответствуют различные величины ЭДС электродвигателя.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты вращения электродвигателя.Цель достигается тем, что дополнительно измеряют поток возбуждения электродвигателя, формируют сигнал, пропорциональный потоку возбуждения, сравнивают его с сигналом, пропорциональным ЭДС и полученным результирующим сигналом управляют возбуждением электродвигателя.На фиг. 1 представлена функциональная схема для управления электродвигателем по. стоянного тока независимого возбуждения; на фиг, 2 - то же, для электродвигателя последовательного возбуждения. Якорная обмотка электродвигателя 1 подключена к источнику 2 неизменного тока, а обмотка 3 возбуждения - к выходу регулятора 4 напряжения. На входы узла 5 сравне ния от датчика ЭДС и датчика 7 потока возбуждения через соответствующие функциональные преобразователи 8 и 9 подаются сигналы, пропорциональные ЭДС и потоку возбуждения. Выходной сигнал узла 5 сравнения через функциональный преобразователь 10 подается на вход регулятора 4 напряжения. Способ заключается в следующем,По якорной обмотке электродвигателя 1 от источника 2 неизменного тока протекает неизменный по величине ток, При работе элек. тродвигателя датчики 6 и 7 ЭДС и потока возбуждения измеряют соответствующие величи ны. Выходные сигналы с датчиков 6 и 7 поступают на соответствун щие функциональные преобразователи 8 и 9, которые формируют сигналы, пропорциональные ЭДС и потоку возбуждения электродвигателя. Обозначим величину сигнала, формируемого функциональным Таким образом, видно, что, изменяя функциональные зависимости 14 - , можно лолу. чить механическую характеристику любого тре буемого вида. Принцип формирования требуемой характеристики проще всего рассмотреть на простейших примерах. Пусть функциональные преобразователи 8и 9 формируют сигналы, пропорциональныеЭДС и потоку возбуждения электродвигателя,таким образом, что на вход узла 5 сравненияпоступают сигналыО, = К Е и Ог = Кг фгде К, и Кг - поотоянные коэффициенты;в узле 5 сравнения эти сигналы вычитаются,а функциональный преобразователь 10 и регулятор 4 напряжсния поддерживают эту раз. ность равной нулю.Таким образом, получимК 1 Е = К 2 Фили К,сфрю " Кг фоткуда ю = - - = сопат,т,е. частота вращения электродвигателя не зависит от момента нагрузки, механическая ха. рактеристика электродвигателя является теоре. тически абсолютно жесткой, Изменяя хотя бы один из коэффициентов К, или Кг, можно изменять заданную частоту вращения двига. теля.Если сигнал на выходе функционального преобразователя 8 не зависит от сигнала датчика ЭДС 6, т.е. О 1 = К а сигнал на выходе функционального преобразователя 9 связан с сигналом датчика 7 потока возбуждения таким образом, что Ог = Кгф,где К, и Кг - постоянные коэффициенты, и в результате сравнения этих сигналов поддерживается их равенство, т.е.. или Кгф = К 1Йа также ФК, сМсопат,получим Кгт.е, момент электродвигателя одинаков на любой частоте вращения, механические характеристики обладают нулевой жесткостью. Изменяя хотя бы один из коэффициентов К, или Кг, можно изменять заданный момент электродвигателя.В отличие от предыдущего примера О, =КЕ,аОг =Кг ипри О, = ОгК 1 Е = Кгили, . К 1 сФЮ = Ктследовательно М цц = -г- = сопзт,К 1т.е. электродвигатель работает с постоянной , мощностью на валу. Механические характеристики при этом имеют гиперболический характер.Аналогично может бьггь показано, что, если поддерживать равенство сигналов О, и Ог с 38990Ьнекоторой степенью точности и изменять передаточную функцию функционального преобразователя 10, можно получить механическиехарактеристики электродвигателя с любой5требуемой жесткостью, Также может бытьпоказано, .что изменяя передаточные функции функциональных преобразователей 8 и 9,изменяя закон сравнения узла 5 сравнения5, а также закон формирования сигнала управ.10 пения функциональным преобразователем 10,могут быть получены характеристики электро.двигателя любого требуемого вида,Использование предлагаемого способа регулирования частоты вращения электродвигате.15 ля постоянного тока расширяет функциональ.ные возможности электродвигателя, так какесть возможность получить механическую характеристику любого требуемого вида. Крометого, при реализации этого способа не трего буется наличие в системе электропривода тахогенератора, что повышает надежность электропривода, а также нет необходимости в дополнительном регулируемом источнике стабилизированного задающего напряжения,25Формула изобретенияСпособ регулирования частоты вращениязо электродвигателя постоянного тока, при котором в якорную цепь подают неизменный повеличине ток, измеряют ЭДС электродвигателя и формируют сигнал управления возбуждением, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширею ч диапазона регулиро.вания, дополнительно измеряют поток возбуждения электродвигателя, формируют сиг.нал пропорциональный потоку возбуждения,1сравнивают его с сигналом, пропорциональ 4 О ным ЭДС и полученным результирующимсигналом. управляют возбуждением электродвигателя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе45 1. Миляк А. Н и Волков И. В, Системынеизменного тока на основе индуктивно-ем.костных преобразователей Киев, "НауковаДумка", 1974, с. 205-207.2, Электротехника, 1974, Мф 10, с. 45-48.дактор М. Келемеш Корректор С Шомак Тираж 730 ВНИИПИ Государственного ко но делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж - 35, Раушскаяказ 447188 одни сно тета ССтий 45 наб лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн