Электропривод постоянного тока по системе генератор двигатель

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводампостоянного тока и привода механизмов, работающих в тяжелых условиях.Цель изобретения - повышение надежности электромеханической системы.На Фиг. 1 изображена Функциональная схема электропривода; на фиг, 2 -пример выполнения интегратора с управляемым ключом, шунтирующим цепьего обратной связи; на фиг, 3 - диаграммы напряжений на элементах электропривода,Электропривод постоянного тока по 15системе генератор - двигатель (фиг.1)содержит один или несколько электродвигателей 1 с компенсационными обмотками и обмотками 2 дополнительныхполюсов, подключенный к обмотке 3 20возбуждения генератора 4, возбудитель5 с суммирующим элементом, имеющимобмотки управления на входе, интегратор 6 с управляемым ключом, шунтирующим цепь его обратной связи, выделитель 7 модуля, триггер 8 и транзисторный ключ 9, В электропривод введены выделители 10 и 11 модуля, функциональный преобразователь 12 с характеристикой типа "зона нечувствительности", генератор 13 импульсов,подключенные к общей точке 14, Фильтр15, резисторы 16-18, диоды 19, 20 ишунт 21, образующий вместе с компенсационными обмотками и обмотками 2 З 5дополнительных полюсов электродвигателей 1 последовательную цепь, соединенную свободным выводом шунта 21 свыводом генератора 4, а другим свободным выводом - с выводом обмоткиякоря электродвигателя 1, при этомсоединенный с генератором 4 выводшунта 21 образует общую точку схемы,выход шунта 21 соединен с входом выделителя 7 модуля, общая точка обмотки якоря электродвигателя 1 и упомянутой последовательной цепи подсоединена через Фильтр 15 к входу выделителя 10 модуля, общая точка якоряэлектродвигателя 1 и второго выводагенератора 4 соединена с входом вы-делителя 11 модуля, выходы выделителей 7 и 10 модуля подключены к входам Функционального преобразователя12, выход которого, как и выходы выделителей 7 и 11 модуля, соединен свходами интегратора 6, подключенногосвоим выходом через триггер к управляющему входу транзисторного ключа 9,два выхода которого соединены порозньс общими точками резисторов и диодовдвух параллельных цепей, первая изкоторых состоит из резистора 16, диода 19 и обмотки 22 управления, а вторая - из резистора 17, диода 20 и обмотки 23 управления, причем общаяточка резисторов 16 и 17 присоединенак общей точке схемы, объединенные выводы обмоток 22 и 23 управления подключены через резистор 18 к общейточке обмотки якоря электродвигателя1 и упомянутой последовательной цепи, а управляющий вход управляемогоключа, шунтирующего цепь обратнойсвязи интегратора 6, соединен с выходом генератора 13 импульсов, Фильтр15 служит для компенсации индуктивности обмоток 2. На входе возбудителя 5 включены задающие обмотки 24и 25.На фиг. 2 интегратор 6 выполнен ввиде многовходового интегрирующегоусилителя 26, между входом и выходомкоторого включена разрядная цепочка,1состоящая из резистора 27 и управляемого ключа (полевого транзистора) 28.К затвору этого транзистора присоеди-нен выход усилителя 29 мощности, квходу которого подключен выход потенциального разделителя 30, напримероптопары. Вход потенциального разделителя 30 является управляющим входом управляемого ключа 28,Электропривод работает следующимобразом.При протекании тока по якорной цепи с выхода генератора 4 по якорямэлектродвигателей 1, обмоткам 2 якорноГ цепи и шунту 21, по резистору 18и 1 в зависимости от полярности сигнала обратной связи) обмотке 22 или 23,диоду 19 или 20 и резистору 16 или 17протекает ток обратной связи. Ампервитки обратной связи по току, образуемые обмоткой 22 или 23, уменьшаютв двигательном режиме (и увеличиваютв тормозном) результирующие ампервитки на входе возбудителя 5, т.е.действуют противоположно ампер-виткамзадающих обмоток 24 и 25. В результате ограничиваются напряжение на выходе возбудителя 5, ток обмотки 3 возбуждения и напряжение на якоре генератора 4. Величины резисторов 16, 17и 18 выбраны таким образом, чтобы максимальный ток якорей электродвигателей 1 при максимальном токе заданияне превышал наибольшего допустимого тока. Величина резистора 18 устанавливается по условиям обеспечения уровня ограничения величины тока ми 5 нимальными требуемыми значениями при закороченном резисторе 16 или 17. Выбор всех промежуточных значений токов якорей электродвигателей 1 выполняется автоматически путем импульсной 1 О модуляции (путем закорачивания") величины резисторов 16 и 17, при этом частота закорачивания должна быть значительно (в 2-3 и более раз) вьпне частоты пульсаций напряжения на выхо де возбудителя 5. Например, при частоте пульсаций 300 Гц (трехфазная мостовая схема на выходе) частота модуляции должна быть более 500-600 Гц. При протекании тока по якорной цепи 20 на выходе выделителя 7 модуля появляется сигнал, пропорциональный модулю тока якорной цепи. Этот сигнал интегрируется при помощи интегратора 6, на его выходе и на выходе входящего в 25 его состав интегрирующего усилителя 26 появляется линейно нарастающее напряжение (фиг. 3).Одновременно генератор 13 импуль,сов вырабатывает с частотой, опреде ляемой напряжением, приложенным к резистору 31, сбрасывающие импульсы относительно малой продолжительности, которые поступают на управляющий .вход управляемого ключа 28 (фиг. 2), Эти импульсы проходят через потенциальный разделитель 30, усилитель 29 мощности и поступают на затвор полевого транзистора 28. Сопротивление разрядной цепи, состоящей из перехода сток - исток транзистора 28 и резистора 27, становится низким, интегратор 6 превращается в пропорциональный усилитель с низким коэффициентом усиления, напряжение на его выходе становится близким к нулю. После.снятия сбрасывающего импульса с затвора транзистора 28 начинается новый цикл нарастания напряжения на выходе интегрирующего усилителя 26, т.е. на выходе интегратора 6.Линейно нарастающий сигнал с выхода интегратора 6 поступает на вход триггера 8, при этом скорость нарастания сигнала на выходе интегратора 6 определяется сигналом на его входе. 55 При наличии сигнала только на выходе выделителя 7 модуля, что соответству-, ,ет режиму трогания с места, скорость нарастания напряжения на выходе интегратора 6 низка. Если ток якорнойцепи ниже допустимого, то за интервал времени между поступлениями сбрасывающих импульсов на управляющийвход интегратора 6 сигнал на выходеэтого интегратора не достигает значений, достаточных для срабатываниятриггера 8, поэтому не срабатываеттранзисторный ключ 9, резисторы 6 и17 остаются незашунтированными, величина отрицательной обратной связипо току по цепям резистор 17 - диод 20 - обмотка 23 - резистор 18 или16 - диод 19 - обмотка 22 - резистор8 не меняется.При токе, превышающем допустимый,т,е. при напряжении на выходе интегратора 6, равном или большем напряжения срабатывания триггера 8, сигналс его выхода поступает на вход транзисторного ключа 9, он срабатывает,резисторы 16 и 1 7 оказываются периодически (с частотой поступления импульсов от генератора 3) зашунтированными, увеличивается средний токотрицательной обратной связи в обмотке 22 или 23, а также диода 20 или 19и резистора 18. Напряжение на выходегенератора 4 в двигательном режимеуменьшается, в тормозном - увеличивается, тем самым ограничивается токякорей электродвигателей 1,По мере разгона электродвигателейрастет напряжение на выходе генератора 4, вследствие чего растет напряжение на входе и выходе выделителя11 модуля, поэтому сумма сигналов навходе интегратора 6 и, следовательно, скорость нарастания напряженияна его выходе будет больше. Триггер8 срабатывает при меньших значенияхтока якоРной цепи и происходит периодическое закорачивание резисторов 16и 17, увеличение тока обмотки 22 или23 обратной связи по току якоря и,как следствие, ограничение тока якоря тем меньшими значениями, чем выше напряжение на якоре, Такая зависимость предельно допустимого токаякоря от напряжения обеспечивает снижение искрения и коммутационной напряженности на коллекторе. С повьпнением температуры всех обмоток якорной цепи и ростом их сопротивления растет (при том же токе) падение напряжения, Величина паденияВ результате обработки этого сигнала выделителем 1 О модуля на его выходе появляется сигнал, равный(л(гнал на выходе выделителя 7 модуля равен К. )1 д)(4) Гсли выбрать коэффициент передачивыделителя 7 модуля как(5) ю о 2(о 1 ф то разность сигналов на выходе выделителей 7 и 10, т,е. сигнал, определяющий выходное напряжение функционального преобразователя 12, будетопределяться соотношением 1) 8)(12) 1(1 О 1)7 К 15 К%о К 2(о) 1 ТЮ+(ба)Таким образом, напряжение на входе функционального преобразователя 12 является функцией перегрева (д ) и величины, определяющей скорость нарастания перегрева в последующем(1 Т )При превьппении напряжением на входе функционального преобразователя 12 заданного уровня на его выходе появляется напряжение, которое также увеличивает скорость нарастания напряжения на выходе интегратора 6, усиливается отрицательная обратная напряжения на обмотках 2 определяется следующим известным выражением: где К - "холодное" активное сопро(о)тивление обмоток 2;.Ы. с - температурный коэффициентизменения сопротивления меди;- изменение температуры о бмосток 2 по сравнению с температурой, когда было определено РЫ - индуктивность обмоток 2,Фильтр 15 подавляет динамическую . составляющую напряжения Е 11 и поэтому напряжение на его выходе равно1;,.= К,Р,ОТг+ КК,.ДТ, (2)5 10 15 20 Формула изобретения 25 30 35 40 45 50 55 Электропривод постоянного тока по системе генератор - двигатель, содержащий один или несколько электродвигателей с компенсационными обмотками и обмотками дополнительных полюсов, подключенный к обмотке возбуждения генератора возбудитель с суммирующим элементом, имеющим обмотки управления на входе, интегратор с управляемым ключом, шунтирующим цепь его обратной связи, первый выделитель модуля, триггер и транзисторный ключ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения надежности электромеханической системы, в него введены два выцелителя модуля, функциональный преобразователь с характеристикой типа "зона нечувствительности", генератор импульсов, фильтр, три резистора, два диода и шунт, образующий вместе с компенсационными обмотками и обмотками дополнительных полюсов электродвигателей последова- тельную цепь, соединенную свободным выводом шунта с выводом генератора, а другим свободным выводом - с выводом обмотки якоря электродвигателя, при этом соединенный с генератором вывод шунта образует общую точку схемы, выход шунта соединен с входом первого вьщелителя модуля, общая точка обмотки якоря электродвигателя и последовательной цепи подсоединена через фильтр к входу второго выделителя модуля, общая точка якоря электсвязь по току якоря, ток якоря уменьшается, что, естественно, приводит к ограничению скорости нарастания перегрева, а затем и самого перегрева.При отказе выделителя 7 модуля или фильтра 15 и выделителя 10 модуля также происходит рост напряжения на выходе функционального преобразователя 12 и ограничение тока якоря малы- . ми значениями,Таким образом, кроме ограничения нагрева электродвигателя изобретение обеспечивает защиту электродвигателя от отказа датчиков, а снижение тока якоря с ростом напряжения приводит к обеспечению высокого качества коммутации, т.е. обеспечивается повышение надежности электродвигателя и снижается число отказов и их последствий.родвигателя и второго вывода генератора соединена с входом третьего выделителя модуля, выходы первого ивторого выделителей модуля подключены к входам Функционального преобразователя, выход которого, как и выходы первого и третьего выделителей модуля соединены с входами интегратора,подключенного выходом через триггерк управляющему входу транзисторногоключа, два выхода которого соединеныпорознь с общими точками резисторови диодов двух параллельных цепей,первая из которых состоит из первогорезистора, первого диода и первой обмотки управления, а вторая - из второго резистора, второго диода и второй обмотки управления, причем общаяточка резисторов присоединена к общейточке схемы, объединенные выводы обмоток управления подключены черезтретий резистор к общей точке обмотки якоря электродвигателя и последовательной цепи, а управляющий входуправляемого ключа соединен с выходом генератора импульсов,1480074 фИГ 3 Составитель В. Кузнецовар А.Маковская Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекм 551 одписное ри ГКНТ ССС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 2555/53 Тир ВНИИПИ Государственного к 113035, Ммитета по изобретениям и открыти ква, Ж, Раушская наб., д. 4/