Устройство для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока

СОЮЭ СОВЕТСКИХсвижлппнпежРЕСПУБЛИК З(58 Н 02 Р.5 06 ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕ ТОРСНОМУС при двухзонном регулировании, в него дополнительно введены два компаратора, блок реверса, датчик потока,ключ, реверсивный ключ, блок задания напряжения, выполненный на потенциометре, а блок ограниченияснабжен потенциометром, механическисочлененным с потенциометром блоказадания напряжения, при этом, датчикпотока через первый компаратор соединен с управляющим входом реверсивного ключа, включенного в цепьположительной обратной связи усилителя с блоком ограничения, выход блока задания потока соединен с вгорымвходом первого компаратора, датчикнапряжения через выпрямитель и второй компаратор соединен с управляющим входом ключа, включенного междувыходом нелинейного преобразователя и вторыч входом регулятора потока,выход промежуточного усилителя черезблок реверса соединен с вторым входом второго компаратора, третий входкоторого соединен с потенциометромблока задания напряжения, а инверсный вход блока реверса соединен сдатчиком напряжения. ЛЕМ едо Ф%еаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Кузнецхий металлургический комбинат им, В.И. Ленина(56) 1. Научно-реерутивный сборник.Сер. П Монтаж и наладка электрооборудования, вып. 8, М., 1980,С.11-15.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 3304111/24-07,кл, Н 02 Р 5/06, 1981.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЭДЕЛЕНИЯРЕЖИМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее послвательно соединенные фаэочувствительный выпрямитель, промежуточныйусилитель, усилитель с блоком ограничения, регулятор напряжения, а также усилитель задания потока с налиней.ным преобразователем, выпрямитель,датчик напряжения, последовательнОсоединенные блок задания потока ирегулятор потока, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повьаения качества переходных процессовИзобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу и может быть использовано в системах двухэонного регулирования частоты Вращения электродвигателей постоянного тока, 5Известно устройство для разделе-. ния режимов управления электродвигателем постоянного тока, содержащее фазочувствительный выпрямитель, связанный с регулятором напряжения, уси 1 О литель задания потока, регулятор- потока, интегро-задающее устройстно, В котором управление потоком электродвигателя постоянного тока не зависят от его злектродвижущей силы Г 13.Недостатком устройства для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока является его ложность вследствие применения трех эадатчиков интенсивности, а такжеухудшение качества переходных процес- сов и накопление в интегро-задающем устройстве ошибки регулирования.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последо. вательна соединенные фазочувствительнЫй выпрямитель, промежуточный усилитель, усилитель с блоком ограничения, регулятор напряжения, а также усилитель задания потока с нелиней" ным преобразователем, ныпрямитечь датчик напряжения, последовательно соединенные блок задания потока и регулятор потока 12 1, 35Недостатком известного устройства является неоптимальное протекание переходных процессов разгона, реверса и торможения при днухзонном регулировании скорости электродвигателя по О стоянного тока. Оптимальными для большинства злектроприводон при работе электродвигателя постоянного тока выше основнойскорости считаются такие переходныепроцессы, когда при разгоне сначалаувеличивается напряжение на днигате"ле при постоянстве его потока, а затем снижается поток при постоянственапряжения (либо ЭДС) электродвигателя постоянного тока. При торможении электродвигателя со скоростивыше основной сначала восстанавливается поток до номинального при постоянстве напряжения (либо ЭДС) электродвигателя, а затем снижается напряжение при постоянстве потока,В устройстве при двухзонном регулировании скорости процессы изменения напряжения и потока дВигателя 60будут протекать одновременно, еслитемп изменения сигнала на выходе фазачувствитель ного выпрямителя выше,ем.па изменения скорости электродвигателя,Действительна, при быстром изменении 65 напряжения на выходе фазочувстнитель;ного выпрямителя одновременно изменяются как сигнал задания на напряжение якоря электродвигателя на выходе усилителя а блоком ограничения,так и сигнал задания на поток на выходе усилителя задания потока с нелинейным преобразователем, так какустройство не содержит инерционныхэлементов, линий задержки и интеграторов.Схемы с одновременным изменениемнапряжения и потока электродвигате,ля постоянного тока не находят применение для значительнбй части злектроприводов и, в частности, в главных приводах реверсинных прокатных,станов.Цель изобретения - повышение качества переходных процессов при двухзонном регулировании скорости электродвигателя постоянного тока.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последовательно соединенные фазочувстнительныйвыпрямитель, промежуточный усилитель,усилитель с блоком ограничения, регулятор напряжения, а также усилительзадания потока с нелинейным преобразователем, выпрямитель, датчик напряжения, последовательно соединенныеблок задания потока и регулятор потока, дополнительно введены два компаратора, Сло реверса, датчик потока, ключ, ренерсинный ключ, блок за"дания напряжения, выполненный йа потенциометре, а блок ограничения снабжен потанциометром, механически сочлененным с потенциометром блока задания напряжения,п 1 н том датчикпотока через первый компаратор соеди 1ФЭнен с управляющим входом ренерсивно"го ключа, включенного в цепь положи"тельной обратьой связи усилителя сблоком ограничения, выход блока задания потока соединен с вторым входом первого компаратора, датчик напряжения через выпрямитель и второйкомпаратор соединен с управляющимвходом ключа, включенного между выходом нелинейного преобразователяи нторым входом регулятора потока,выход промежуточного усилителя черезблок реверса соединзн с вторым входом второго компаратора, третий входкоторого соединен с потенциометромблока задания напряжения, а инверсныйвход блока реверса со динен с датчиком напряжения,На чертеже представлена бло;.-.схема устройства для разделения рсжимон управления электродвигателем по"стоянного тока.устройство для. разде.д,ия режимонуправления электродвигателем посто -янного тока содержит послед-.ь:тельносоединенные фазочувствительный выпрямитель 1, промежуточный усилитель 2, усилитель 3 с блоком 4 ограничения, оегулятор 5 напряжения, а также усилитель б задания потока с нелинейным преобразователем 7, выпрямитель 8, 5 датчик .9 напряжения, последовательно соединенные блок 10 задания потока и регулятор 11, компараторы 12 и 13, блок 14 реверса, датчик 15 потока, ключ 16, реверсивный Ключ 17, блок 1 О 18 задания напряжения выполнен на потенциометре 19, а блок 4 ограничения содержит потенциометр 20; механически сочлененный с потенциойетром 19 при этом датчик 15 потока через ком паратор 12 соединен с управляющим входом реверсивного ключа 17, включенного в обратную связь усилителя 3 с блоком 4 ограничения, выход блока 10 задания потока соединен с вторым входом компаратора 12, датчик 9 напряжения через выпрямитель 8 и компа 1 ратор 13 соединен с управляющим вхоом ключа 16, включенного между выходом нелинейного преобразователя 7 и вторым входом регулятора 11 потока, выхОд промежуточного усилителя 2 через блок 14 реверса соединен с вторым входом компаратора 13,третий вход которого соединен с потенциометром 19,а инверсный вход блока 14 реверса сое- .ЗО динен с датчиком 9 напряжения.Компараторы 12 и 13 представляют собой усилители с большим коэффициентом усиления (больше пятидесяти) .На входе компаратора 13 сравниваютЗ 5 ся сигнал блока 18 задания напряжения и выпрямленное напряжение с датчика 9 напряжения электродвигателя постоянного тока. На входе компаратора 12 сравниваются сигналы с блока 40 10 задания потока и датчика 15 потока; Входные параметры компараторов 12 и 13 подобраны таким образом,- чтобы переключение реверсивного ключа 17 происходило при потоке электродвигателя Ф,ц, в пределах (О, 92- 0,98)Ф,- (максимального потока), а переключение ключа 16 - при напря" жении на якоре электродвигателя по" стоянного тока Оп в диапазоне (0,92-5 О 0,98)Олс .(Максимального напряжения).Обычно, Ф,=Фнл и фмакс; -номРеверсивйый ключ 17 открыт, если поток электродвигателя постоянного тока ниже Фпа ключ 16 открыт, если напряженйе на якоре электродвигателя выше Оп,. Если сигнал на Фазо чувствительном выпрямителе 1 и напряжение якоря электродвигателя равны нулю,. то реверсивный ключ 17 и ключ 16 закрыты. 60устройство работает следующим об,;эазом.При разгоне электропривода выше основной скорости напояжение с выхода Фазочувствительного выпрямителя 1 65 разделяется на сигнал задания напряжения электродвигателя, сформированного на выходе усилителя 3 с блоком 4 ограничения, и сигнал заданияна снижение потока электродвигателя,сФормированного на выходе усилителяб задания потока с нелинейным преобразователем 7,Сигнал с выхода усилителя 3 с блоком 4 ограничения воздействует нарегулятор 5 напряжения, и начинаетсяразгон электродвигателя постоянноготока за счет увеличения напряженияна его якоое, Напряжение с выходаусилителя б задания потока с нелинейным преобразователем 7 не проходит на вход регулятора 11 потока,так как ключ 16, соединяющий выходусилителя б задания потока .с нелинейным преобразователем 7 и вход регулятора. 11 потока закрыт, поэтому по"ток на электродвигателе, определяемый,только напряжением блока 10 заданияпотока, равен номинальному потокуФ, . Как только напряжение на якоре стайет выше О, открываетсяключ 16, и сигнал с выхода .усилителяб задания потока с нелинейным преобразователем 7 проходит через ключ 16на вход регулятора 11 потока. Напряжение усилителя б задания потока снелинейным преобразователем 7 вычитается из сигнала блока 10 заданияпотока, и начинается процесс ослабления поля электродвигателя.Как только поток электродвигателя станет ниже потока Фп, открывается реверсивный ключ 17, включенныйв цепь положительной обратной связиусилителя 3 с блоком 4 ограничения,что приводит к самовозбуждению усили-,теля 3 с блоком 4 ограничения, на".пряжение на усилителе 3 становитсямаксимальным, определяемым напряжением блока 4 ограничения, и остаетсянеизменным независимо от изменениясигналов на входе усилителя 3 с блоком 4 ограничения.При торможении электропривода соскорости выше основной сначала идетпроцесс восстановления потока, а напряжение на электродвигателе поддерживается номинальным за счет неизменяющегося по. величине и знаку сигнала задания на выходе усилителя 3с блоком 4 ограничения. Когда потокдостигает значения Ф- , реверсивныйключ 17 закрывается, сйгнал на выходе усилителя 3 с блоком 4 ограни"чения скачком уменьшается до нуля,и начинается процесс снижения напряжения на электродвигателе. Как только напряжение якоря станет ниже Оп,ключ 16 закрывается. Теперь потокостается номинальным независимо отизменения напряжения вплоть до Ор .Таким образом, при разгоне электродвигателя вначале идет процесс из 1032578менения напряжения на нем при постоянстве потока, а затем снижение потокапри постоянстве якорного напряжения;при торможении вначале восстанавливается по 11 ок электродвигателя, а за-,тем идет процесс снижения напряжения, 5Последовательность процессов не зависит от темпа изменения сигнала навыходе Фаэочувствительного выпрямитеЛя 1 вплоть до скачкообразного.Для изменения направления вращения Греверса) электродвигателя сигнална выходе фаэочувствительного выпря-.Мителя 1 может измениться на протиноположный с темпом, превышающимтемп изменения скорости электродвига теля вплоть до скачка,В этом случае задание на изменение потока, Формируемое на выходеусилителя б задания потока с нелинейным преобразователем 7 и опреде- Одяемое как разность абсолютных величин напряжений промежуточного усилителя 2 и усилителя 3 с блоком 4 огра=ничения,воздействует на регулятор 11потока,и поток изменяется в зависимо,25сти от задающего сигнала. Если измене-ние потока происходит в интервале ОтФдо Фя , то реверсивный ключ17 не закрывается, и хотя сигнал навыходе промежуточного усилителя 2изменяет знак на противоположный,напряжение на выходе усилителя 3с блоком 4 ограничения, напряжениена якоре электродвигателя не изменяется ни по величине, ни по знаку.Таким Образом, скорость злектрОДВИгателя изменится пропорционально выходному напряжению фаэочувствительного выпрямителя 1, однако направление вращения электродвигателя не изменяется (реверса не произойдет) 4 ОДля осуществления ревер;а в этомрежиме в схему введен блок 14 реверса, на входе которого :равнива ются по знаку сигналы с выхода прс,.":ежуточного усилителя 2 и с выхода дат 45чика 9 напряжения, а выход блока 14реверса воздействует на второй входкомпаратора 13. Если ситналы с выхода промежуточного усилителя 2 и выхода датчика 9 напряжения разного у,зйака, тс сигнал на выходе блбка 14реверса равен нулю, и схема работаетобычным образом.В режиме реверса напряжение напромежуточном усилителе 2 изменитсяна противоположное, а знак сигналана выходе датчика 9 напряжения останется прежним из-за неуправляемостисамовозбужденного усилителя 3 с блоком 4 Ограничения. На входе блока 14реверса появляются сигналы одногознака, поэтому на его выходе формируется напряжение, поступающее навторой вход компаратора 13. Ключ 18закрывается, и начинается процессвосстановления потока злектродви гателя ," номинального. В моментвремени, когда поток достигает значения Ф , реверсивный ключ 17 закрывается и сигнал на выходе усилите.ля 3 с. блоком 4 ограничения скачкомизменяется на противоположный, Напряжение на якоре электродвигателяначинает изменяться с темпом, определяемым выходньм сигналом регулятора5 напряжения. Как только полярностьнапряжения на якоре изменится, сигнал на выходе блока 14 реверса становится равным нулю. В дальнейшемразгон электродвигателя происходитОбычным образом.Таким образом, блок 14 реверсавыявляет несоответствие между полярностями сигналов промежуточного уси.лителя 2 и датчика 9 напряжения(задание на реверс электррдвигателя)и воздействует на компаратор 13 длявосстановления потока до номинального значения и деблокировки усилителя3 с блоком 4 Ограничения с целью изменения полярности напряжения наякоре электродвигателя,действие блока 14 реверса прекра.щается, когда полярность датчика 9напряжения будет соответствоватьполярности промежуточного усилите-ЛЯ 2,В ,.Яде случаев необходимо изменятьмаксимальные значения напряжения наЯкоре либо поток электродвигателя,Дл;. Изменения максимального напряжения изме:.Яют ограничение блока 4ОграничениЯ усилителЯ 3 при пОмОЩипотенцкоматоа 20 а для измененияпотока - напряжение на выходе блока10 задания потока,Чтобы рабОта устройства для разде"ления режимов управления электродвигателем пстоянного тока при изменении якорного напряжения была уст:;.чивсй, необходимо синхронно и одновременно изменять как Ограничениеусилителя 3 с блоком 4 Ограничения,так и выходной сигнал блока 18 задания напряжения, чтобы переключениеключа 16 всегда происходило при напрякении на электродвигателе, разномОянк. НоэтоМУ Движки ОтенЦИОметРа19 блока 18 задания напряжения и потенциометра 20 блокаограниченияусилителя 3 механически сблокированы,между собой.При изменении максимального значения потока с помощью блока 10 задания потОка НЕОбходиМо, Чтобы пере"ключение реверсивного ключа 17 всегда происходило в момент, когда потокравен 4, . С этой целью выход блока 10 задания потока подключен также и к входу компараторв 1.:, резерсивнсго ключа 17,. а напряжение выОда блока 10 задания потока одновременно задает как максимальный поток электродвиг;:тели, ;.ак и у".,тезку1032578 максимального потока компаратора 12 реверсивного ключа 11.Таким образом, устройство для разделения режимов управления электродвигателем постоянного тока позвоСоставитель Ю, Воробьевдактор Н. Сташишина Техред В,Далекорей КорректорС. Шекм 687венного тений и 5, Рауш одписко иал ППП фПатент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 5418/59 ВНИ по 113035Тираж И Государст елам изобре МОсква, Ж-Э ляет оптимизировать переходные процессы разгона, реверса и торможенияпри двухзонном регулировании скоростидвигателя и значительно улучшить ихкачество. комитета СССР открытийкая наб., д. 4/5