Система регулирования частоты вращения группы электродвигателей постоянного тока

Союз СоветсюаСоциалистическиРесвублмк ОР СКОМУ СВИДИВЛЬ) Заявлено 01.03,77 (21) 2457660/2 02 Р 5/5 02 Р 7/6 нем заявки рисо Ааратввнный каитетСССР(53) УДК 621.316. .718 Р (088,8 ) бликовано 05.06,79,бюллетень %2 Бата опубликования описания 08,06.79 2) Авторы изобретен А, Нисеньбаум, Е. Б, Айзенштадт, И А. Е. Козярук и Г. Л. Ульман(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕН ГРУППЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ГОКА Известна систематоты вращения электрного тока, которая осванне выходных парамскорости) по двум кного тока и контуру Рбуждения каждого изгателейС 33,я ч регулирова ода игателе уществляет ян гулиости,етров (моши онтурам: конт егулирования исполнительны возах двнИзобретение относится к области электротехники и может быть применено всистемах электродвижения, используемых в различного рода транспортных установках, в частности, на судах.Известны системы регулирования"час 5 тоты вращения гребных электродвигателей постоянного тока в системах неизменного тока, используемые на землесосах и пароме Ы,(2 Д.В электроэнергетических установках, тв где применяются указанные системы, в контур постоянного тока включены как гребные электродвигатели, так и приводные электродвигатели постоянного тока различнйх судовых устройств и механизмов. Регули- ф1 рование частоты вращения ооуществлявт ся воздействием на поток возбуждения двигателя прн неизменном номинальном токе в контуре, что обуславливает низкий КЛП электроэнергетической установки и26 плохие условия коммутации электродвигателей при низких скоростях вращения и стоянке под током. Первый контур, включающий в себя генераторы переменного тока с системами возбуждения, регуляторы стабилизированного гока, выпрямители, двигатели, обеопечивает поддержание в главной цепи не.изменной величины тока., Второй контур, воздействующий на возбуждение каждого иэ двигателей в отделнности, содержит элементы, включенные в следуюшей нослэдовательности: задающее устройство, устройство сравнения, регулятор мощности, регулятор .скорости, регулятор тока возбуждения, датчик тока возбуждения, преобразователь скорости вращения, возбудитель двигателя.Латчик тока возбуждения и преобразователь скорости вращения осуществляютпреобразование измеряемого параметра(ток возбуждения, скорость двигателя) всигнал, поступающий на соответствующиеэлементы сравнения,Зта система регулирования обладаетследующими недосФатками: при регулеерованци скорости В широком диапазоне частот и при сохранении неизменной величины тока В контуре главного тока на малыхскоростях увеличивается относительнаядоля активных. потерь в подводящих кабеЛЯХ ЯКОРНОЙ ЦЕЕЕИо ЗТО ПРИВОДИТ К Неэкономичности использования системы регулирования при широком диапазоне изменения скоростиухудеееенееео условия комму-тации на мальех скоростях и уменьшениюресурса двигателя,Цельео настоящего изобретения является улучшение энергетических показателейи надежности системы регулирования,Поставленная цель достигается тем,что в известную систему регулированиячастоты вращеиеея группы электродвеегателей постоянного тока введен блок оптимизации энергетических параметров, вклеочаюдеий в себя функциональный преобразова ель, функциональные преобразователи- ограничители, коммутирующий элемент, еендеекатОО количества генераторов и ам ПЛИТУДНЫй С 8 Л 8 КТОР, ВХОДЫ КОТОРОГО Сое динены с задаеОщими устройствами конту ров реумууерования возб;вождения двигателей а выход - со входом функционального преобразователя, один выход которого вклю-чен на один из Входов регуляторов стабилизированного тока контура главного тока, а второй - на один чз входов функциональных преобразователей ограничителей, другие входы которых через коммутирующий элемент включепье ееа выход индикатора количества генераторов, а входы нсследнего соединены с выключателями контура главного тока, третьи входы упомянутых преобразователей-ограничителейсоединены с соответствующими датчиками напряжечия, а выходы - с устройствами сравнения контуров регулирования возбуждения двигателей.Введение в систему регулирования частоты вращения группы электродвигателей блока оптеее"ееезацееи улучшает энергетические показатели и надежность укаэаннойсистемы,На чертеже нредставлена принципиаль ная схема системы регулирования частоты вращения группы электродвигателей, 40Контур 3 регулирования возбужденияэлектродвигателя 12 идентичен по своемуназначению контуру 2 и состоит из: включенных в прямой последовательности задающего устройства 31, устройства сравнения 32, регулятора мощности 33, устройства.сравнения 34, регулятора скорости35, устройства сравнения 36, регуляторатока возбуждения 37, возбудителя двига- ЯЕтеля 38; цени обратной связи по току возбуждения, включающей в себя датчик токавозбуждения 39, выход которого подключен ко входу устройства сравнения 36;цени обратной связи по скорости, включа 55ющей в себя тахогенератор 40, преобразователь скорости 41, выход которого подклеочен на вход устройства сравнения 34;датчика напряжения 42, подключенного своим входом к зажимам главной цепи 1 О 15 2 О 25 зо З 5 Представленная система регулирования состоит из контура главного тока 1, контуров 2, 3 регулирования возбуждения каждого иэ электродвигателей и блока оптимизации энергетических параметров 4 (обведены штриховой линией).Контур главного тока 1 включает в себя генераторы 5, 6 соединенные через выключатели 7, 8 с выпрямителями 9, 10, выход которых соединен с электродвигателями 11, 12, Возбуждение генераторов осуществляется при помощи систем самовозбуждения 13, 14 и регуляторов стабилизированного тока 15, 16, выходы которых соединены с выходом датчика тока 17.Контур 2 регулирования возбуждения электродвигателя 11 состоит из включенных в прямой последовательности задаю щего устройства 18, устройства сравнения 19, регулятора мошности 20, устройства сравнения 21, регулятора скорости 22, устройства сравнения 23, регулятора тока возбуждения 24, возбудителя двигателя 25; цепи обратной связи по току возбуж дения,включающей в себя датчик тока возбуждения 26, выход которого подключен ко входу устройства сравнения 23; цепи обратной связи по скорости, включающей в себя тахогенератор 27, преобразователь скорости 28, выход которого под кгеючен ко входу устройства сравнения 21; датчика напряжения 29, подключенного своим входом к зажимам главной цепи электродвигателя 11, а выходом - на функ- циональный преобразователь-ограничитель 30 блока оптимизации энергетических параметров 4.5электродвигателя 12, а выходом - на функциональный преобразователь-ограничитель 43 блока опгеемизации энергегевееских параметров 4.В блок оптимизации энергетических параметров 4 входит амплитудный селектор 44, на вход которого включены выходы задающих устройств 18 и 31 соогвеь ственно контуров 2 и 3 регулированич возбуждений электродвигателей, а выход 10 соединен со взводом функционального преобразователя 45, Выход функционального преобразователя 45 подключен к одному из входов функциональных преобразователей-ограничителей 30 и 43, на другие входы которых включен. коммутирующий элемент 46, на вход которого подключен индикатор количества генераторов 47,Схема выполнена по принципу кеизменного тока. Это означает поддержание в контуре главного гока 1 неизменной величины тока. Для этого возбуждение генераторов 5 и 6 осуществляется через системы самовозбуждения 13 и 14 ог ре 25гуляторов стабилизированного тока 15 и 16, сигнал на вход которых поступает с датчика тока 17, В функции регуляторов стабилизированного тока 15 и 16 входит изменение возбуждения генераторов 5 и 6 таким образом, чтобы независимо от нагрузки включенных в контур 1 электродвигателей 11 и 12 величина тока в контуре 1 сохранялась неизменной. При этом регулирование скорости электродвигателей 11 и 12 осуществляется изменением тоЗ 5 ка возбуждения.Система регулирования частоты вращения построена таким образом, что управление каждым электродвигателем осушест 40 вляется независимо от своего задающего устройства. Так при регулировании частоты вращения электродвигателя 11 сигнал с задающего устройства 18 поступает на вход устройства сравнения 19, на второй45 вход которого поступает сигнал с функ ционального преобразователя-ограничителя 30 представляющего собой устройство отсечки, сигнал ка выходе которого появляется только при превышении напряжени 50 ем на электродвигателе заданного значения, Заданное значение напряжения формируется по сигналу коммутирующего эле мента 46 в зависимости ог количества генераторов в контуре, Регулятор мощности 20 является пропорциональным звеном и при неизменном гоке в якорной цепи, ограничивая напряжение на якоре элек; тродвигателя 11, обеспечивает ограничение мощности, то есть задание такого значения скорости, которое бы обеспечивалодопустимую мощность ка валу злектродвигагеля,В устройстве сравнения 21 сигналсравнивается по задаваемой скорости вращения и действительной скорости, получаемой с тахогекервтора 27 через преобразователь скорости 28. Необходимость впреобразователе скорости 28 определяеъся тем, что в качестве гахогенервторвчаще всего используется генератор переменного тока,. но при этом система регулирования работает по сигналам постоянного тока.В срввневаеошем устройстве 23 сравниваются заданное и действительное значения гока возбуждения с датчика гока возбуждения 28. Выходной сигнал регулятора тока возбуждения 24 поступает нв входпреобразователя электродвигателя 25 иизменяет величину тока возбуждения электродвигателя 11. В рассматриваемой системе регулирования используется принцип подчиненного регулирования. Точнотакже рабогвег и система регулированияэлектродвигателя 12.йля ряда электроприводов постоянноготока характерен широкий диапазон изменения нагрузки на валу электродвигателя.В случае применения систем неизменноготока во всем диапазоне изменения нагрузок, при малых нагрузках вследствие увеличения доли потерь в общем энергетическом балансе ухудшаются энергетическиепоказатели элекгропривода. Исходя из этого, ддя улучшения энергегического баланса производится изменение величины усгввки гока в главном контуре 1 в зависимости от требуемой скорости врашения,Снижение величины стабилизированноготока в якорной цепи электродвигателядолжно осуществляться в зависимости огтребуемой скорости вращения а значити мощности на валу) наиболее загруженного электродвигателя, Поэтому сигнална снижение уставки по току формируегся функциональным преобразователем 45,подключенным к выходу амплитудного седектора 44, входы которого подключенык задающим устройствам (18 и 31) всехэлектродвигателей контура. На выход амплитудного селектора 44 проходит максимальный сигнал задания. функциональныйпреобразователь 45 формирует сигнал нвизменение уставки регулятора стабилизированного гоке, поэтому один из его666622 8торов переменного тока с системами возбуждения, регуляторов стабилизированного тока, выпрямителей, двигателей, и контуры регулирования возбуждения электродвигателей, в состав каждого из которых входят регуляторы тока возбуждения, скорости, мощности, устройства сравнения, задающее устройство, датчики, о т л ича ющаяся тем, что, сцельюулуч шения энергетических показателей и надежности, в нее вреден блок оптимизации энергетических параметров, включающий в себя функциональный преобразователь, функциональные преобразователи-ограничи тели, коммутирующий, элемент, индикатор количества генераторов и амплитудный селектор, входы которого соединены:с задающими устройствами контуров регулирования возбуждения двигателей, а выход - 20со входом функционального преобразователя, один выход которого включен на один из входов регуляторов стабилизированного то ка контура главного тока, а второй - на 25одни из входов функциональных преобразователей-ограничителей, другие входы функциональных преобразователей-ограничите лей через коммутирующий элемент включены на выход индикатора количества ге 30иератора, а входы последнего соединены с выключателями контура главного тока, третьи входы упомянутых преобразователей-Ограничителей соединены с соотввтст вующими датчиками напряжения, а выхо ды - с устройствами сравнения контуров регулирования возбуждения двигателей..40 Формула изобретенияСистема регулирования частоты вращения группы электродвигателей постоянного тока, главные цепи которых соединены по схеме неизменного тока, содержащая кон тур главного тока, состоящий из генвравыходов соединяется с регулирующими входами регуляторов стабилизированного тока 15 и 16. Функциональный преобразователь 45 в зависимости от вида нагрузочной характеристики электродвигателя может формировать любой закон изме пения выходного сигнала на изменение ус тавки.Йля обеспечения ограничения по мощ ности во всех режимах выход функциональ ного преобразователя 45 цодключавтся к входам функциональных преобразователвйограничителей 30 и 43 и осуществляет соответствующее устанавливаемой величине тока в контуре ограничение напряже ния,Технико-экономическая эффективность от изобретения складывается иэ улучшв ния энергетических показателей системы при работе электродвигателей на пониженных оборотах за счет уменьшения потерь в сопротивлениях подводящих кабелей и якорной цепи двигателя; увеличения долго вечности электродвигателя за счет улучшения условий коммутации на пониженных оборотах, вследствие снижения тока в якорной цепи и соответствующего уввличе ния потока возбуждения.Преимущества изобретения наиболее полно раскрываются на многовальном судне с энергетической установкой стабилизирОванного тока когда В кОнтуре пОстофф янного тока включаются однотипные по назначению электродвигатели.Такие схемы целесообразно испольэо вать на судах для обеспечения хода суд на при любом количестве генераторов в контуре. Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе1. Хайкин А. Б. Современные и перс пективные электроходы и суда, Л., "Судостроение, 1971, с, 102 130.2. Журнал Нопзо - бсЬИопав 5 апИЪа и - На:Сп,Ию 22, 1966, с. 1907.3. Журнал 5 сЛ 8 Набеп, Ней, М 3, 1975, с. 203-204.666622 Составитель М. Неэдюрепуришвили Техред М. Келемеш Корректо Редактор 204/43 Тираж 856 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская набд, 4/5филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Зака