Электропривод

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфез СоветскииСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 090630 (21) 2936593/24-07 51) М. КЛ. Н 02 Р 5/06 с присоединением заявки Но Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 070232,Бюллетень Йо 5 Дата опубликования описания 070232(72) Авторы изобретения А.М.Дубников и В,Н.Валько Особое конструкторское бюро станкостр(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в станкостроении, например в приводе главного движения станка, а также может быть применено в электрооборудовании различных производственных механизмов, использующих электро- привод с реверсом по цепи возбуждения двигателя.Известен реверсивный электрогривод постоянного тока, оодержащий коллекторный двигатель, блок управления частотой вращения, а также подключенные к этому блоку схемы управления токами якоря и возбуждения. Этот электропривод включает ,в себя нереверсивный тиристорный преобразователь цепи якоря двигателя, инерционный переключатель направления момента и управляющее устройство, представляющее собой блок управления реверсом. К выходу инерционного переключателя знака момента подключена обмотка возбуждения двигателя, при этом в качестве переключателя используется реверсивный тиристорный преобразователь. Блок управления реверсом обеспечивает бестоковое переключение групп тирис торного преобразователя обмотКи воз буждения, а также блокировку сигналана входе тиристорного преобразователя цепи якоря прн изменении напряжения тока возбуждения. Эта блокировка действует до момента переключения групп тиристоров преобразователя обмотки возбуждения и необходима для предотвращения увеличениячастоты вращения электропривода перед началом процесса торможения 5) .Однако в результате на выходеблока управления частотой вращенияк моменту прекращения действия блокировки на входе тнристорного преоб разователя цепи якоря имеет местоначальное напряждние, которое прибольших рассогласованиях на входеэтого блока достигает максимального значения, что приводит к большой 2 О крутизне нарастания тока якоря вначале электрического торможенияпри малых значениях тока в обмоткевозбуждения. Следствием этого является значительное преобладание 25 реактивной в коммутирующей секцииякоря двигателя при больших токах,что ухудшает условия коммутации иприводит к повышенному искрениюна коллекторе при больших частотах 30 вращенияПовышенное искрение накЪллекторе в рассмотренном переходном реЖиме торможения с реверсомтока в обмотке возбуждения снижаетсрок службы днигателя и в реэультате электропровода в целом,Наиболее близким к предлагаемомуявляется злектропривод, содержащийэлектродвигатель йостоянного тока,якорная обмотка которого подключенак нереверсивному тиристорному преобразователю,нход которого через блокуправления током якоря подключен кобъединенным выходам выпрямителей,блок управления частотой вращения,один выход которого соединен с входом инверсного элемента, а другойчерез блок управления реверсом с одним из входов тиристорного реверсора, другой вход которого подключенк источнику питания обмотки возбуждения, а также источник. питания элементов управления 21.Недостатком известного устройстваянляется то, что н этом электроприводе имеет место большая крутизна нарастания тока якоря н начале процесса торможения, определяемая установленным уровнем токоограничения, т,е.значением максимального напряженияна выходе блока управления частотойвращения, и быстродействием блокауправления током якоря. Большаякрутизна нарастания тока в якореприводит к увеличению реактивнойЭДС в коммутирующей секции якорядвигателя и ухудшению условий коммутации на коллекторе. Следствием этого является повышенное искрение Иаколлекторе, прежде всего на больших частотах вращения при реверсемомента в переходном режиме с реверсом тока возбуждения. Повышенное искрение на коллекторе сокращает срок службы исполнительного двигателя, а следовательно и всего электропринода.Цель изобретения - увеличение срока службы электродвигателя и повышение надежности путем улучшения условий коммутации на больших частотах вращения в переходных режимах.Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены два задатчика интенсивности, два звена подзаряда и два ключа, причем входы ключей соединены с блоком управления реверсом, а выходы - соответственно со входами первого и второго задатчиков интенсивности, второй вход каждого из задатчиков интенсивности через фзвено поднаряда подключен к источнику питания элементов управления, третьи входы пер-. вого и второго задатчиков интенсивности подключены соответствено ко входу блока управления частотой вращения н к инверсному элементу, а выход каждого из задатчиков интенсивности соединен со входом соответствующего выпрямителя.На фиг. 1 представлена структурная схема электропривода; на фиг. 2- электрические схемы конкретного исполнения задатчиков интенсивности с звеньями подзаряда и ключарю.Электропринод содержит блок 1 управления частотой вращения, к выходу которого подключены инверсный элемент 2 и вход задатчика 3 интенсивности, а к выходу инверсного элемента 2 - вхоц задатчика 4 интенсивности. Задатчики 3 и 4 содержат накопители 5 и б электрических зарядов соответственно. Выход задатчика 3 подсоединен к входу выпрямителя 7, а выход задатчика 4 - к входу выпрямителя 8. Выпрямители 7 и 8 объединены по выходам и подключены к входу блока 9 угравления током якоря. К накопителю электрических зарядов 5 задатчика 3 подсоединены выход звена 10 подзаряда и ключ 11, а к накопителю б электрических зарядов задатчнка 4 - выход звена 12 подзаряда и ключ 13. Входы звеньев 10 и 12 подключены к выходам источника 14 питания элемента управления, а входы ключей 11 и 13 - соответственно к двум выходам блока 15 управления реверсом.Вход блока 15 управления реверсом подключен к выходу блока 1 управления частотой вращения, а третий выход - ко входу тиристорного реверсора 16.Выход блока 9 управления током якоря соединен с нереверсивным тиристорным преобразователем 17, подключенным к якорю двигателя 18, а выход реверсора 16 подключен к обмотке возбуждения. Вход реверсора 16 соединен с источником 19 питания обмотки возбуждения. Задатчик 3 интенсивности выполнен в виде резистора 20 (фиг,2) включенного между блоком 1 управления частотой вращения и выпрямителем 7, и однополярного накопителя 5 электрических зарядов, состоящего нз госледовательио соединенных диода 21 и конденсатора 22. Задатчик 4 интенсивности выполнен н виде резистора 23, включенного между инверсным элементом 2 и выпрямителем 8, и однополярного накогителя 6 электрических зарядов, состоящего из последовательно соединенных диода 24 и конденсатора 25. Диод 21 подключен к точке соединения резистора 20 и выпрямителя 7, а диод 24 - к точке соединения резистора 23 и выпрямителя 8, Выпрямители 7 и 8 выполнены в виде двух диодов, подключенными одноимейными электродами к входу блока 9 управления током якоря. Диоды 21 и 24 в точках подключения к резисторам 20 и 23 соединены с вып -образователя 17 определяется величиной напряжения угравления на еговходе, поступающего от блока 9управления током якоря.9. После запирания диода 21 накопителя 5 электрические заряды от блока 1 в цепи накопителя 5 не поступают, и задатчик 3 интенсиности не оказывает влияния на характеристики электропривода.При торможении электропривода меняется полярность выходного напряжения блока 1 управления частотой вращения ,выпрямитель 7 запирается, и меняется полярность сигнала на входе блока 15 управления реверсом. Блок 15 осуществляет бестоковое переключение реверсора 16 и одновреленно меняет сигналы на управляющих входах ключей 11 и 13. При этом ключ 11 замыкается, а ключ 13 размыкается. Происходит разряд конденсатора 22 накопителя 5, и начинается заряд конденсатора 25 по цепи резистора 23 задатчика 4 и диода 24 накопителя б от блока 1 управления через инверсный элемент 2, а также по цепи звена подзаряда 12 от источника 14 питания. Когда потенциал на конденсаторе 25 накопителя б станет равным выходному напряжению инверсного элемента 2 (за вычетом падения напряжения на диоде 24 ) накопителя б запирается, и дальнейший заряд конденсатора 25 осуществляется только по цепи звена подзаряда 12 от источника 14. Напряжение, формируемое на выходе задатчика 4 интенсивности в точке подключения диода 24 накопителя 6 к однополупериодному выпрямителю 8, через выпрямитель 8 поступает на вход блока 9 управления током якоря и определяет величину и крутизну изменения тока в якоре двигателя 18. После запирания диода 24 накопителя б электрические заряды от инверсного элемента 2 в цепь накопителя б не поступают, и задатчик 4 интенсивности не оказывает влияния на работу электропривода.Ограничение крутизны нарастания тока в якоре двигателя 18 после изменения направления тока в обмотке возбуждения обеспечивается выбором постоянных времени цепей заряда и подзаряда конденсаторов 22 и 25 однополярных накопителей 5 и б задатчиков 3 и 4 интенсивности. Эти постоянные времени выбираются так, чтобы при максимальном напряжении на 45 гямителями 7 и 8 также одноименными электролами (на 4 иг. 2 - анодами), а противоположными электродами подключены соответственно к конденсаторам 22 и 25.Вторые выводы конденсаторов 22 и 25 соединены с общей точкой схема управления. Звено подзаряда 10 выполнено в виде резистора, подключенного одним выводом к точке соединения диода 21 и конденсатора 22. Звено подзаряда 12 также выполнено в виде резистора, подключенного одним выводом к точке соединения диода 24 и конденсатора 25. Вторые выводы резисторов звеньев подзаряда 10 и 12 соединены с выходом источника 14 питания элементов управления. Ключ 11 подключен параллельно конденсатору 22, а ключ 13 - параллельно конденсатору 25.Электропривод работает следующим образом.Выходное напряжение блока 1 управления частотой врашения поступает на вход блока 9 управления током якоря через задатчин 3 интенсивности, выпрямитель 7 или через инверсный элемент 2, задатчик 4 интенсивности и выпрямитель 8 в зависилости от знака напряжения на выходе блока 1. В исходном состоянии электропривода ключи 11 и 13 замкнуты и шунтирувт входы выпрямителей 7 и 8, гри этом потенциалы конденсаторов 22 и 25 накопителей электрических зарядов 5 и б равны нулю. При включении электропривода на выходе блока 1 управления частотой вращения появляется напряжение положительной полярности. При этом на входе блока 15 управления реверсом илеет место напряжение, при котором на управлявший вход реверсора 16 от блока 15 подается сигнал, обеспечивающий направление тока в обмотке возбухдения двигателя 18 от источника 19, соответствуюцее заданному направлению вращения,Одновременно размыкается ключ 11, и начинается заряд конденсатора 22 и однополярного накопителя 5 электрических зарядов. Заряд конденсатора 22 осуществляется по цепи резистора 20 задатчика 3 и диода 21 накопителя 5 от блока 1 управления, а также по цепи звена подзаряда 10 от источника 14 питания с напряжением, большим максимального выходного напряжения блока 1. Когда потенциал на конденсаторе 22 накопителя 5 станет равным выходному нагряжению блока 1 управления (за вычетом падения на диоде 21 ),диод 21 накопителя 5 запирается, и дальнейший заряд конденсатора 22 накопителя 5 осушествляется только по цепи звена годзаряда 10 от источника 14.Напряжение, Формируемое на выходе задатчика интенсивности 3 в точке 20 25 30 35 40 50 55 065 подключения диода 21 накопителя 5 квыпрямителю 7, через выпрямитель 7поступает на вход блока 9 управлениятоком якоря. Это напряжение определяет величину и крутизну нарастания тона в якоре двигателя18, которыйпитается от тиристорного преобразователя 17. Выходное напряжение гре 904169выходе блока 1 управления частотой вращения обеспечить необходимое оГ- раничение крутизны нарастания тока в якоре двигателя 18 в процессе нарастания тока возбуждения. Звенья подзаряда 10 и 12 устраняют влияние задатчиков 3 и 4 интенсивности на работу электропривода в установвившемся режиме и и переходных процессах, не связанных с изменением знака момента двигателя 18, и эти звенья уменьшают время действия задатчиков интенсивности и увеличивают крутизну нарастания напряжения на входе блока 9 после реверса тока в обмотке возбуждения при малых значениях напряжения на выходе блока 1. В результате уменьшается влияние задатчиков 3 и 4 интенсивности на крутизну нарастания при малых значениях токов в якоре двигателя 18.Таким образоМ, в предлагаемом электроприводе осуществлено ограничение крутизны нарастания тока в якоре при малых значениях тока возбуждения в переходном процессе после изменения направления тока в обмотке возбуждения. Следствием уменьшения крутизны нарастания тока в якоре является уменьшение величины реактивной ЭДС в коммутирующей секции якоря двигателя и улучшение условий коммутации на его коллекторе. Это приводит к уменьшению степени искрения на коллекторе двигателя в переходных режимах с реверсом тока возбуждения прекде всего при торможении на высоких частотах вращения.Формула изобретенияЭлектропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка которого подключена к нереверсивному тиристорному преобразова-.телю, вход которого через блок управления током якоря подключен к объединенным выходам выпрямителей, блокуправления частотой вращения, одинвыход которого соединен с входоминверсного элемента,а другой - черезблок управления реверсом с одним извходов тиристорного реверсора, другой вход которого подключен к источнику питания обмотки возбуждения, атакже источник питания элементовуправления, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения срокаслужбы электродвигателя и повышениячадежности путем улучшения условийкоммутации на больших частотах вращения, в него доголнительно введеныдва задатчика интенсивности, двазвена подзаряда и два ключа, причемвходы ключей соединены с блоком уп равления реверсом, а выходы - соот-ветственно со входами первого и второго задатчиков интенсивности, второй вход каждого из задатчиков интенсивности через звено подзаряда подключен к источнику питания элементов управления, третьи входы первого и второго задатчиков интенсивности подключены соответственно ковходу блока управления частотой вращения и к .инверсному элементу, авыход каждого из задатчиков интенпивности соединен со входом соответствующего выпрямителя. Источники информации,ЗЗ принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРВ 592001, кл. Н 02 Р 5/06, 1978.2, Андреев Г.И, Босинон М.А.,Кондриков А.И. Электроприводы главф ного движения металлообрабатывающихстанков с ЧПУ.М., " Машиностроение".1980, с. 98-107.