Дифференциальный электропривод

(н)ю Н 02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТ У м1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ,И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 845254, л. Н 02 Р 5/50, 1981.Авторское свидетельство СССРЬЬ 1244778, кл. Н 02 Р. 5 ЛО, 1986,(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих злектроприводах, Целью изобретения является повышение точности регулирования. Дифференциальный электропривод содержит два злектродвигвтеля, якорные обмотки 1 и 2 которых соединены последовательно, а валы через дифференциальный редуктор 5 соединены с валом рабочего механизма 6, генератор 3, вал которого сочленен с двигателем 4. Введение дополнительного канала регулирования по обмотке 9 возбуждения генератора 3 обеспечивает повышение качества управления злектропривода. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих электроприводах,Цель изобретения - повышение точности регулирования.На фиг, 1 приведена схема электроприВОДэ; нэ фиГ. 2 - диаграммы 1 иллюстрирующие законь 1 регулирования электропривода., Дифференциальный электропривод содержит два электродвигателя 1 и 2, якорные обмоки котс рых соединены последовательно и через якорную обмотку добавочного генератора 3 отдельной двигатель-генераторной установки, включающей генератор 3 и двигатель 4, подключены на постоянное напряжение источника питания, Валы электродвигателей 1 и 2 через дифференциальный редуктор 5 механически связаны с входным валом рабочего механизма 6, Обмотки 7 - 9 возбуждения электродвигателей 1 и 2 и генератора 3 подключены к выходным зажимам управляемых Возбудителей 10 - 12, Двигатель 4 имеет обмотку 13 независимого возбуждения, подключенную к выводам источника питания. ВХОДные зажимы ВозбуДителей 10 - 12 подключены к источнику напряжения задания, функцию которого в замкнутой системе электропривода может выполнять, например, регулятор 14 положения, На первый вход регулятора 14 положения подается ВхоДное нэпРЯжение Озх., пРопоРЦиональное желаемому перемещению рабочего механизма 6, а на ВторОй ВХОД этоГО регулятора подключается выход датчика 15 положения оабочего механизма 6.Упоэвляемые Возбудители реализуют следую цие функциональные зависимости:- приОз- 05;1 д =-" +1 - 4Оз при -0,5ОзО;-3 - 4 Оз -3 +4 Оз где 11,. 12 и 1 з - токи обмоток возбуждения соответственно первого и второго электродвиГателей и Генератора,Оз - напряжение задания в долях от номинального значения,Электропривод работает следующим Образом.В первом режиме в исходном состоянии схемы, при котором сигнал задания Оз раВен нулю, возбудители 10 и 11 устанавливают равнопротивоположные токи в обмотках 7 и 8 возбуждения, по величине равные максимальным (номинальным) значениям. Воз будитель 12 устанавливает максимальныйток в обмотке возбуждения 9 генератора 3, Включением якорной цепи электродвигателей 1 и 2 и генератора 3 разгоняют электродвигатели 1 и 2 до скоростей холостого хода, 10 равных по величине и противоположных понаправлению. Рабочий механизм 6 при этом остается неподвижным, Знак напряжения на выходе возбудителя 12 и, соответственно, ток в обмотке 9 возбуждения устанавли вают таким, чтобы в исходном состояниисхемы ЭДС добавочного генератора 3 вычиталась из напряжения источника питания О.В результате при напряжении Оз.=О, напряжение на якорных обмотках электродви гателей 1 и 2 минимально.При изменении сигнала задания Оз величину тока возбуждения генератора 3 оставляют сначала неизменной, равной максимальному значению, а токи возбужде ния электродвигателей 1 и 2 регулируют следующим образом; ток возбуждения электродвигателя 2 сохраняют постоянным (равным номинальному значению), а ток возбуждения электродвигателя 1 сначала 30 уменьшают от начального значения до нуля,а потом увеличивают в противоположном направлении до максимального (номинального) значения, При этом из-за постоянства тока возбуждения в обмотке 9 возбуждения 35 ЗДС Ез генератора 3 остается постоянной,а по величине - встречной с напряжением источника питания, Напряжение нэ якорных обмотках электродвигателей 1 и 2 минимально и постоянно, Угловые скорости в и 40 й 2 вращения Валов электродвигателей 1 и2 изменяются только за счет регулирования их магнитных потоков Ф 1 и Ф 2, при этом скорость электродвигателя 1 сначала уменьшается до нуля, а потом увеличивается в противоположном направлении, скорость электродвигателя 2 остается почти постоянной, скорость аб вала рабочего механизма б увеличивается от нуля в направлении вперед до промежуточного значения, 50 соответствующего пониженному напряжению на якорях электродвигателей 1 и 2 и полным магнитным потокам этих электродвигателей,При дальнейшем увеличении напряжения задания Оз, когда магнитные потоки электродвигателей 1 и 2 становятся согласными и равными по величине, изменяют напряжение нэ выходе возбудителя 12 так, чтобы магнитный поток и ЭДС добавочногогенератора 3 сначала уменьшились до нуля, а затем увеличивались в обратную сторону до своего максимального (номинального) значения. При этом ЭДС генератора 3 оказывается согласной с напряжением источника питания, а на последовательно включенных якорных обмотках электродвигателей 1 и 2 напряжение увелицивается вплоть.до удвоенного номинального.напряжения каждого из электродвигателей 1 и 2.Таким образом, при изменении сигнала задания 0 от нуля до полного знацения скорость электропривода регулируется сначала путем перемагничивания одного из электродвигателей при минимальном напряжении на последовательно включенных обмотках якорей электродвигателей 1 и 2, а затем путем увеличения якорного напряжения за счет изменения.(перемагничивания) ЭДС генератора 3.При изменении сигнала задания в отрицательном направлении (при движении электропривода назад) работа электропривода протекает аналогично, только сначала происходит перемагничивание электродвигателя 2, а не электродвигателя 1, а затем а увеличение напрякения на якорных обмотках электродвигателей 1 и 2 путем еремагничивания генератора 3 так же, как и при движении электропривадв вперед,Во втором режиме в исходном состоянии схемы сигналы на входе регулятора 14 положения (входной Ох и с выхода датчика 15 положения) уравновешивают друг друга, а момент нагрузки на валу рабочего механизма б равен нулю, Б этом состоянии напряжение на выходе регулятора 14 положения равно нулю, потоки возбуждения электродвигателейи 2 равны по величине и встречны па знаку, Угловые скорости этих машин равны по величине и встречны по направлению, так чта скорость вала рабочего механизма 6 равна нула. ЭДС электродвигателей 1 и 2 согласны ц направлены встречно с сетью. Обе машины работают в двигательном режиме, преодолевая только потери холостого хода, ЭДС генератора 3 близка к максимуму и встречна с напряжением сети. Напряжениеа последовательно включенных якорных обмотках электродвигателей 1 и 2 минимальна,При увеличении момента статической нагрузки из-за появления ошибки регулирования на входе регулятора 14 ега выходное напряжение увеличивается. При этом сначала токи возбуждения электродвигателя 2 и генератора 3 остаются постоянными, а ток возбуждения электродвигателя 1 сначала . уменьшается до нуля, а потом увеличивается в противоположном направлении, Б диф 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ференццальнам редуктаре всегда выполняется равенство приведенных моментов нд всех его валах (выхадноь и входньх), Паз О- му когда при ОбЦем таке якаре поток Од" нага цз элекрадвигателей ачиает уменьввться то неизбежна рлссагласуОтся эле, трамагнитнье моменты этих машин, в результате чего скорость,машины с меньшим па величине магнитным потокам ацинает изменяться в отрицательам направлении (сдавать назад), ЭДС этой машины снацала уменьшается да нуля, после .ега возрастает по модула будучи направленной согласна с напряжением сети, Б результате эта электрамашцна переходит в генераторный режим, а напряжение а якоре другой электрамашины и ее угловая скорость увеличиваОтся. Працссс рассогласования скоростей электрамэшцн ппадалжается да тех пар, пака ега увелцценце е приведет к такому увелицеию моментов скоростных потерь, чтобы скомпенсировать этим приращением неравенства электромагнитных моментов электромашин. Чтобы создать эта приращение скоростных потерь, приходится допускать перерсгулцраванце скоростей электродвигателей 1 и 2 па сравнению с точкой идеального холостого хада, В результате в силовых цепях дцфференццальнага электрапривада ва.нцкает катур уравнцтельай мощности, который существует при неравенстве угловых скоросгей вращения электродвигателей 1 ц 2 ц замыкается через якарну а обмотку электродвигателя 1, вал этага якоря, дцффаренц- альый редуктор 5, вал и якарнуа обмотку электродвигателя 2, Причина появления ц существования этого контура заклОцается в совокупном глиянии двух особенностей последовательага дифференциального электрапрцвада; равенства приведен,ых моментов на всех валах дцффгреццальО- га редуктора и общего тока последовательна вклОченых якарньх обмоток электродвигателей 1 и 2,Графики изменения угловых скоростей электродвигателей 1 и 2 в функции момента статической нагрузки Уб характеризуются тремя участками: на первом участке скараст. со ц и увелццлваются по абсолОтОй велццие, пока не достигнут максимума, на втором уменьшаотся ат .аксимальнаго значения да нуля и на третьем поддерживаОтся равньмц нула. Такой характер измее Кия скоростей обусловлен следуОщцми прцчцами.На первом участке падение апряжения в якорных цепях мала и состояние дцфэлектрап рц вада О предел яется, главным Обаа зам, цзмВВием ЭДС электродвигателей 11 О 15 2 О ЗО Зб и 2. Здесь при изменении сигнала Оэ с целью поддержания скорости аЖ рабочего механизма равной нулю происходит уменьшение абсолютного значения потока Ф, Это вызывает снижение ЭДС машины 1 и из-эа последовательного подключения якорей к источнику постоянного напря)кв. ния повышение напряжения якорной обмотки электродвигателя 2. В результате электродвигатель 2 оказывается способным преодолеть не только момент собственных скоростных потерь, НО и помочь электро" двигателя 1 в преодолении его скоростных потерь, Получившееся перераспределение потОкОВ энергии увеличивает момент на е)ы- ХОДВ редуктора б и Определяется е)вличиной скоростей электродвигателей 1 и 2.На втором участке иэ-за увеличения тока якорной цепи оказывается существенной доля падения напряжения на активном сопротивлении якорной цепи, Это вызывает снижение суммарной ЭДС электродвигателей 1 и 2 и уменьшение абсолютных значений их скоростей. В точке, когда угловые корОсти Обеик машин ставОВятся равными улю, электропривод работае в режиме короткого замыкания (моментного тормоза), и;.)и этом напряжение на электродвигателях 1 и 2 минимально, так как ЭДС генератора :3 остается по величине близкой к максимальному значению, а по знаку - встречной с напряжением сети. Незначительное изменение ЭДС генератора 3 на описанных участках при неизменном токе обмотки 9 возбуждения вызвано изменением угловой скорости вращения двигатель-генераторной установки из-за изменения нагрузки на валу элкок грОдвигателя 4.На третьем участке электродвигатели 1 и 2 процолжают работать в режиме короткого замыканий, но момент, )азвивавмый ими, растет, так как,генератор 3 перемвгниеаается и суммарное напряжение на аектродвигателях 1 и 2 увеличивается.Поскольку регулирование скорости эяектропе)ивода путем изменения мвгимтных пооков электродвигателей 1 и 2 дополняется каналом регулировавя скорости ;юектропривода путем изменения нащ)яженю на якорных обмоткаж 1)тих)яезлвктродвигателей, то увеличиваются быстродействие и точноь"гь регулэ)роввния ске)расти эпектрощхавбдэЭТО щ 36 исходжт как за счет введения деюлнительного параллельного канала реуи)рования, так и за счет более высоких, как правило, статических и динамических показателей регулирования скорости электропривода путемизменения напряжения на якоре. Формула изобретения Дифференциальный электропривод, содержащий два электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения, якорные обмотки которых соединены последовательно, а валы через дифференциальный редуктор механически соединены с млом рабочего механизма, два управляемых возбудителя, подключенные выходными зажимами к обмоткам независимого возбуждения электродвигателей, а входными - к источнику напряжения задания, свободный вывод якорной обмотки первого злектродвигате)ля соединен с первым выводом источника питания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены двигательгенереторнвя установка, якорная обмотка генераторе которой включена между свободным выводом второго электродвигателя и вторым выводом источника питания, третий управляемый возбудитель, выходными зажимами подключенный к обмотке возбуждения генератора, а входными - к источнику напряжения задания, выводы обмотки возбуждения электродвигателя двигатель-гене. раторной установки соединены с выводами источника питания, причем управляемые возбудители реализуют следуя)щие функциональные зависимости: приОз ЯО; -1+4 Оэ приО Оз ОД); +1 при О,Б Я Оз б 1;-3 - 4 Оз при -1Оз-ОЛ; -1 при-О,6 Оз О,Б; -3 +4 Оз при О,5Оз1; где )1, Ь, 1 э - токи в обмотках возбуждения аектромааиф), подключенных на выходы первого, второго и третьего управляемых возбудителей, в долях от их номинальных значений;Оз - напряжение задания в долях от номинального значения,Составитель В. Трофименкоехред М,Моргентал Тираж 454 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб 4/5