Пристрій керування двигуном постійного струму з зворотним зв’язком по потужності

Реферат: Пристрій керування двигуном постійного струму з зворотним зв'язком по потужності містить електродвигун постійного струму, підключений до тиристорного перетворювача, до управляючого входу якого підключений вихід регулятора струму, на вхід якого подається сигнал різниці між сигналом завдання струму та сигналом зворотного зв'язку по струму, сигнал завдання струму формує регулятор швидкості обертання. В нього введений блок визначення потужності двигуна та регулятор потужності. UA 90590 U (54) ПРИСТРІЙ КЕРУВАННЯ ДВИГУНОМ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ З ЗВОРОТНИМ ЗВ'ЯЗКОМ ПО ПОТУЖНОСТІ UA 90590 U UA 90590 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до верстатобудування і може бути використана у пристроях автоматичного керування електроприводами металообробних верстатів. Відомий електропривод постійного струму, який містить двоконтурну систему регулювання з пропорційним регулятором швидкості двигуна і пропорційно-інтегральним регулятором струму [1]. Недоліком такого електроприводу є те, що характер перехідного процесу визначається електромеханічними параметрами електродвигуна та регуляторів і при регулюванні не враховується характер навантаження двигуна та його потужність. Найбільш близьким до корисної моделі по технічній суті і результату, що досягається, є пристрій для адаптивного керування процесом металообробки [2], до складу якого входить блок завдання, вихід якого з'єднаний з першим входом суматора, вихід суматора з'єднаний зі входом електроприводу подачі, підключеного виходом зі входом датчика швидкості подачі і зі входом редуктора приводу подачі, вихід редуктора з'єднаний із верстатом, який містить електродвигун приводу шпинделя верстата, який містить датчик потужності, вихід якого підключений до порогового елемента, в який введено модель процесу металообробки, вихід датчика швидкості приводу подачі з'єднаний зі входом моделі процесу металообробки, вихід якого підключений до опорного входу порогового елемента і є джерелом опорної напруги, вихід порогового елемента з'єднаний з фільтром, вихід якого підключений до другого входу суматора і є джерелом технологічного оборотного зв'язку. Недоліком пристрою - прототипу є обмежені можливості використання, наявність моделі металообробки та механічного датчика потужності, що значно ускладнює конструкцію електропривода та не дозволяє впливати на швидкодійність системи управління. Крім цього перехідні процеси в такій системі мають коливальний характер, що збільшує енерговитрати в динамічних режимах. Задача корисної моделі полягає в спрощенні системи управління електроприводом постійного струму, підвищенні його швидкодійності та економічності, що розширює галузь використання електроприводу. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій керування двигуном постійного струму з зворотним зв'язком по потужності містить електродвигун постійного струму, підключений до тиристорного перетворювача, до управляючого входу якого підключений вихід регулятора струму, на вхід якого подається сигнал різниці між сигналом завдання струму та сигналом зворотного зв'язку по струму, сигнал завдання струму формує регулятор швидкості обертання, до входу якого подається сигнал різниці між сигналом завдання швидкості обертання та сигналом зворотного зв'язку по швидкості обертання, в пристрій додатково введений блок визначення потужності двигуна та регулятор потужності. Корисна модель пояснюється кресленням на якому зображена блок-схема пристрою управління електродвигуном з зворотним зв'язком по потужності. Пристрій керування двигуном постійного струму з зворотним зв'язком по потужності містить електродвигун 1, якір якого підключений до силових виводів тиристорного перетворювача 2, і двоконтурну систему регулювання з пропорційно-інтегральними регуляторами струму 3 і швидкості обертання 4, входи яких сполучені з датчиками струму 5 і швидкості обертання 6, причому зворотні зв'язки по струму та швидкості обертання є негативними. В електропривод введений блок визначення потужності двигуна 7, вихід якого формує сигнал позитивного зворотного зв'язку по потужності, який складається з сигналом завдання потужності та подається на вхід регулятора потужності 8. Пристрій керування двигуном постійного струму з зворотним зв'язком по потужності працює таким чином. Сигнал управління тиристорним перетворювачем 2 UУ формується регулятором струму 3, на вхід якого подається сигнал різниці напруги завдання струму UЗС та зворотного зв'язку по струму UЗЗС, який формується датчиком струму 5. Сигнал зворотного зв'язку по струму дорівнює: UЗЗС=Ід×kДС 55 (1) де Ід - діюче значення струму якоря двигуна, kДС - коефіцієнт передачі датчику струму. Регулятор струму є пропорційно - інтегральним для реалізації модульного критерію налаштування контуру струму. Сигнал завдання струму UЗС формується регулятором швидкості обертання 4, на вхід якого подається сигнал різниці напруги завдання швидкості обертання UЗШ та зворотного зв'язку по швидкості обертання UЗЗШ, який формується датчиком швидкості 6. Сигнал зворотного зв'язку по швидкості обертання дорівнює: 1 UA 90590 U UЗЗШ=ωД×kДШ 5 (2) де ωД - значення швидкості обертання якоря двигуна, kДС - коефіцієнт передачі датчику струму. Регулятор швидкості обертання 4 може бути пропорційно - інтегральним для реалізації симетричного критерію налаштування контуру швидкості, або пропорційним - для реалізації модульного критерію налаштування контуру швидкості. Електромагнітний момент двигуна дорівнює: Мд=с×ф×ІД=сМ×ІД 10 (3) де с - конструктивна стала двигуна, Φ - магнітний потік збудження двигуна. При незмінному збудженні - сМ - незмінний коефіцієнт. Механічна потужність двигуна визначається згідно зі співвідношенням: РМ=ωД×МД 15 (4) Блок вимірювання потужності двигуна 7, до входу якого підключені сигнали зворотних зв'язків по струму UЗЗС та швидкості UЗЗШ формує сигнал зворотного зв'язку по потужності згідно співвідношення: UЗЗП=UЗЗСUЗЗШ=(ωД×kДШ)(Ід×kДТ)сМ×kП=β×ΡΜ 20 (5) де β - коефіцієнт передачі зворотного зв'язку по потужності, β=kДШkДТсМkП 25 30 35 (6) При пуску двигуна та при зростанні потужності електроприводу позитивний зворотний зв'язок по потужності збільшує сигнал на вході регулятора потужності, що прискорює перехідний процес пуску. В сталому режимі роботи, вважаючи на незначну величину коефіцієнту β, вплив зворотного зв'язку по потужності незначний, і роботу пристрою управління двигуном постійного струму визначає контур регулювання швидкістю. Таким чином, введення електронного блока визначення потужності двигуна та додаткового регулятора потужності спрощує технічну реалізацію пристрою управління двигуном постійного струму, прискорює перехідні процеси в електроприводі, зменшує коливальність перехідних процесів, зменшує витрати енергії на регулювання. Джерела інформації: 1. Чиликин М.Г. Теория автоматизированного электропривода. Учебное пособие для вузов / М.Г. Чиликин, В.И. Ключев, А.С. Сандлер - М.: Энергия, 1979. - С. 271-284. 2. Пристрій для адаптивного керування процесом металообробки. Деклараційний патент 6 України на винахід № 35845, МПК G05B 13/02, 16.04.2001, Бюл. № 3, 2001 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Пристрій керування двигуном постійного струму з зворотним зв'язком по потужності, який містить електродвигун постійного струму, підключений до тиристорного перетворювача, до управляючого входу якого підключений вихід регулятора струму, на вхід якого подається сигнал різниці між сигналом завдання струму та сигналом зворотного зв'язку по струму, сигнал завдання струму формує регулятор швидкості обертання, який відрізняється тим, що в нього введений блок визначення потужності двигуна та регулятор потужності. 2 UA 90590 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3