Система регулирования тока возбуждения для муфты скольжения

ОП ИСАНИЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 917302 Союз СоеетекикСфциалиетичеекик.Республик(22)Заявлено 04.12,79 (21) 2846569/24-07 с присоединением заявки6 Ьвударстееевй квинтет СССР аю делам кзабретений н открыткЯОпубликовано 30,03. 82. Бюллетень12 Дата опубликования описания 30. 03. 82. 3Р.Ю.Цыцурин и Т,А.П(ети 1(ин(72) Авторы изобретения кспериментальный научно-иссл кузнечно-прессового машиностроения ут 71) Заявител(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ ИУФТЫ СКОЛЬЖЕНИЯ Из об ехникения у с ведущим ротором муфты скольжеякорные обмотки электродвигателяподключены к трехфазному источникупитания с "нулевым" проводом, датчик скорости, устанавливаемый на валу ведомого ротора муфты скольжения,датчик тока, подключенный к однойиз фаз трехфазного источника питания,регулятор тока возбуждения муфтыскольжения, управляющий ключ Которого включен последовательно с обмот. -кой возбуждения муфты скольжения,а управляющий вход указанного ключа соединен с выходом усилителя регулятора тока возбуждения, и допол.нительный источник питания, выходыпостоянного тока которого соединеныс питающими входами усилителя 121. терукция усищ озбужденияисгемы реу устройство.ляется сложная консля регулятора тока чтоинижает надежностьования и усложняет ние относится к электр ожет быть использовано для регулирования частоты вращенияпроизводственных механизмов, оснащенных электроприводами с электромагнитными муфтами скольжения.Известны системы регулированиятока возбуждения для муфт скольжения, регулирующие устройства кото-,рых имеют обратные связи по частоте вращения муфты и току приводного двигателя 111,Недостаток таких систем - наличие в них магнитных усилителей, которые увеличивают массу, габаритныеразмеры, усложняют конструкцию иимеют большую инерционность регулированияНаиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсясистема регулирования тока возбуждения для муфты скольжения, содержащая электродвигатель переменного тока, вал которого жестко связан едостатком этого устройства02 3 9173Цель изобретения вповышение надежности и упрощение.Поставленная цель достигается тем, что в систему дополнительно , введены два диода и конденсатор, 5 усилитель регулятора тока возбуждения выполнен на двухвходовом нуль- органе, а дополнительный источник питания - в виде однополупериодного выпрямителя с последовательным О соединением диода,.стабилитронов и резистора, при этом один из выводов входа переменного тока донолнительного источника питания и свободный вывод управляющего ключа 15 подключены к той же фазе трехфазного источника питания, в которую вкЛючен датчик токаа другой вывод вхо- да переменного тока дополнительного источника питания и свободный вывод обмотки возбуждения муфты скольжения - к "нулевому" проводу, один из выводов датчика скорости соединен с вплюсовымв выводом дополнительного источника питания, а другой вывод - с первым входом нуль-органа и катодом одного из диодов, анод которого соединен с "минусом" дополнительного источника питания и через конденсатор - с вторым входом нуль- органа и анодом другого диода, катод которого подключен к одному из выводов обмотки датчика тока, другой вывод которой подключен к "нулевому" проводу.На фиг. 1 приведена принципиальная схема соединений системы регулирования тока возбуждения для муфты скольжения;, на фиг. 2 - временные диаграммы работы в различных режимах.Система регулирования содержит дополнительный источник питания, который состоит из резистора 1, диода 2, стабилитронов 3-5, соединенных последовательно между собой и подключенных к "нулевому" проводу и фазе переменного тока трехфазного источника питания.Устройство обратной связи по частоте вращения муфты 6 включает дат 50 чик 7 скорости, выполненный в виде тахогенератора и установленный на валу ведомого ротора муфты, резистор 8, который служит задатчиком частоты вращения.55Датчик тока электродвигателя 9 содержит трансформатор 10 тока, включенный в одну из фаз трехфазного источника питания, согласующий резистор 11 и диод 2.Усилителем сигнала обратных связей явлется нуль-орган 13 с входами1.4 и 15. Вход 14 нуль-органа соединенс тахогенератором 7 и через диод 16 состабилитронами 3 и 4 дополнительного источника питания. Вход 15 нульоргана 3 подключен к диоду 12 датчика обратной связи по току и черезконденсатор 17 к тем же стабилитронам 3 и 4, Выходы 18 и 19 нуль-органа 13 соединены с управляющим электродом тиристора 20, включенного вцепь обмотки 2 1 возбуждения, снабженной разрядным диодом 22.Обмотка 21 возбуждения и последовательно соединенный с ней тирис"тор 20 включены между одной из фази "нулевым" проводом трехвазногоисточника питания.Один из выводов вторичной обмотки трансформатора 10 тока соединенс "нулевым" проводом,Система регулирования тока возбуждения для муфты скольжения работает следующим образом.Управление .электромагнитной муфтой 6 скольжения осуществляется путем широтно-импульсного регулированиятока возбуждения в Функции частотывращения вала муфты 6 и тока статора приводного электродвигателя 9,вал которого жестко связан с ведомим ротором муфты. Угол открытиятиристора 20 в цепи обмотки 21 возбуждения изменяется по вертикальному принципу с помощью нуль-.органа 13. На входи 14 и 15 нуль-органа13 подаются близкие по форме напряжения, причем, при превышении напряжения на входе 14 над напряжением на входе 15, на выходе 18, 19нуль-органа 13 появляется импульсили серия импульсов продолжитель,ностью, соответствующей длительности превышения Напряжение сети (фиг. 2 а), выпрямляется диодом 2 и прикладывается к стабилитронам 3-5, величина тока через которые ограничивается резистором 1. На стабилитронах 3-5 выделяется однополупериодное напряжение трапецеидальной формы (фиг. 2 б), совпадающее по .фазе с напряжением сети, прнкладываемым к тиристору 20 и обмотке 21 возбуждения еЭти напряжения подаются через ре эистор 8 и тахогенератор 7 на вход 14 и через конденсатор 17 на вход 15 нуль-органа 13. Вследствии раз" личных реактивных сопротивлений 5 укаэанных цепей напряжение на входе 14 (фиг. 2 б) немного отличается по формуле от напряжения на входе 15 (фиг. 2 в), а именно кривая напряжения на входе 15 имеет наклон в сто- О рону конечной части полупериода. Сплошные линии (фиг, 2) соответст:вуют работе регулятора при нагрузке муфты 50% от номинального мо- мента, штриховые линии - холостому 5 ходу, штрих- пунктирные - перегрузке (работа на токовой отсечке).Рассмотрим работу системы при холостом ходе муфты скольжения, когда момент нагрузки составляет около 20 10% от номинального момента муфты 6. Резистором 8 на входе 14 задается напряжение, из которого вычитается напряжение тахогенератора. Напряжение на входе 14 (фиг. 2 б) превьппает 25 в конечной части полупериода напряжение на входе 15 (Лиг. 2 в, штриховая линия) . На выходе 18, 19 нуль-органа 13 в конечной части полупериода Формируется серия импульсов (фиг. 2 г) З 0 первый из которых, появляющийся в момент равенства напряжений на входах 14 и 15, открывает тиристор 20 (фиг. 2 у) и в обмотке 21 возбуждения протекает ток. 35С увеличением нагрузки под действием тормозного момента частота вращения муфты 6 несколько снижается, напряжение на тахогенераторе 7 уменьшается и напряжение на входе 14 уве личивается. Точка равенства напряжений на входах 14 и 5 нуль-органа 13 перемещается в среднюю часть полу- периода, на выходе 18, 19 нуль-органа формируется серия импульсов (фиг. 2 е), увеличивающих угол откры" тия тиристора 20 (фиг. 2 ж) по сравнению с холостым ходом. Ток возбуждения муфты 6 возрастает, передаваемый момент становится равным моменту нагрузки и частота вращения вала муфты стабилизируется.ри этом увеличивается ток статора электродвигателя 9, что вызывает рост напряжения на резисторе 11, шун-5 тирующем трансформатор 10 тока, Трансформатор 10 тока включен таким образом, что напряжение, поступающее с резистора 12 на вход 15 нуль-органа 13, складывается с напряжением,поступающим через конденсатор 17от источника питания. Вследствие того, что ток статора электродвигателя9 отстает по фазе от напряжения сети, напряжение, поступающее с резистора 11, увеличивает амплитуду напряжения на входе 15 преимуществен"но н конечной части полупериода.Это приводит к уменьшению наклонакривой напряжения на входе 15 нульоргана 13 (фиг. 2 в, сплошная линия).С дальнейшим повьппением нагрузки увеличивается угол открытия тиристора 20, ток н обмотке 21 возбуждения возрастает, поддерживая частотувращения вала муфты 6, вблизи заданной резистором 8, Ток статора электродвигателя 9 также увеличивается,напряжение, подаваемое с резистора11 на нход 15, повышает напряжениена входе 15 (фиг. 2 в, штри-пунктирная линия), При достижении некоторой нагрузки на валу муфты 6 напряжения на входах 14 и 15 начинают расти одинаково быстро и точка равенства этих напряжений прекращает своедвоение по оси времени, несмотря надальнейшее снижение частоты вращения муты 6, Наступает режим токовойотсечки.В режиме токовой отсечки, когдамомент нагрузки больше номинального момента, регулятор работает только в функции тока статора электродвигателя 9 вплоть до полной остановкивала муфты 6. Рост напряжения навходе 14 нуль-органа 13 в результатеснижения напряжения на тахогенераторе 7 ограничивается диодом 16. Напряжение на входе 15 продолжает расти по мере увеличения тока двигателя 9 и точка равенства напряжений начинает перемещаться н сторону конечной части полупериода. Угол открытия тиристора 20 и ток в обмотке 21возбуждения уменьшаются, поддерживаяток статора электродвигателя на уровне, заданном резистором 11.Таким образом, предлагаемый регулятор осуществляет управление током возбуждения муфты в функции величины снижения частоты вращения от заданной или в функции величины превышения тока электродвигателя над заданным. В режиме поддержипа:шя задан 1.ой частоты вращения величину тока возбуждения определяет превпчение напряжения на входе 14 над напряженнем на7 97 входе 15 йуль-органа 13. В режиме то," ковой отсечки величину тока возбуждения определяет превьвение напряжения на входе 15 над напряжением на входе 14. 5Нуль-орган является более простым и надежным элементом, чем усилитель, обеспечивает высокую стабильность ра,боты регулятора: при колебаниях температуры окружающего воздуха и высо-кую точность поддержания заданной частоты вращения.Формула изобретенияСистема регулирования тока возбуж. дения для муфты скольжения, содержащая электродвигатель переменного тока, вал которого жестко связан с 20 ведущим ротором муфты скольжения, а якорные обмотки электродвигателя подключены к трехфаэному Источнику питания с "нулевым" проводом, датчик скорости, устанавливаемый на валу 5 ведомого ротора муфты скольжения, датчик тока, включенный в одну иэ фаз трехфазного источника питания, регулятор тока возбуждения муфты скольжения с усилителем в его цепи, уп- О равляющий ключ которого снабжен выводом для включения последовательно с обмоткой возбуждения муфты скольжения, а управляющий вход указанного ключа соединен с выходом усилителя З 5 регулятора тока возбуждения, и дополнительный источник питания, выходы постоянного тока которого соединены с питающими входами усилителя, отличающаяся тем, что, 40 с целью повьпчения надежности и упрощения, в нее дополнительно введены 302 8два диода и конденсатор, усилительрегулятора тока возбуждения выполнен на двухвходовом нуль-органе, адополнительный источник питания выполнен в виде однополупериодного выпрямителя с последовательным соединением диода, стабилнтронов и резистора, при этом один из выводов входа переменного тока дополнительногоисточника питания и свободный вывод управляющего ключа подключены ктой же Лазе трехфазного источникапитания, в которую включен датчиктока, а другой вывод входа переменного тока дополнительного источника питания и свободный вывод обмотки возбуждения муфты скольжения - кнулевому" проводу трехфазного источника питания, один иэ выводов датчи, ка скорости соединен с "плюсовым"выводом дополнительного источника питания, а другой вывод - с первым входом нуль-органа и катодом одного из введенных диодов, анод которого соединен с "минусом" дополнительного источника питания и через конденсатор - с вторым входом нуль-органа и анодом другого введенного диода, катод которого подключен к одному из выводов обмотки датчика тока, другой вывод которой соединен с "нулевым" проводом, трехфазного источника литания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Лейбзон Я.И. Монтаж и эксплуатация контактных и бесконтактных муфт скольжения. М "Энергия", 978, с. 34.2. Патент Франции Ф 1458224, кл. Н 02 Р 5/00.