SU1001399A1 - Device for determining motor speed in electric drive with two-zone controlling - Google Patents

Description

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано, например, в электроприводах прокатных станов, экскаваторов и кранов. В известных двухзонных системах регулировани  скорости двигател  посто нного тока в качестве традиционных датчиков скорости используютс  тахогенераторы, механически св занные с валом двигател . Недостатком тахогенераторов  вл етс  наличие зубцовых, коллекторных и оборотных пульсаций, дл  подавлени  которых устанавливаютс  фильтры, что снижает динамические показатели электропривода. Кроме того, тахогене раторы характеризуютс  недостаточной надежностью из-за возможного нарушени  механической св зи с валом двига тел , что требует посто нного надзора со стороны эксплуатационного персонала с целью поддержани  надежной Работы датчиков скорости. Дл  улучшени  энергетических показателей работы электроприводов экскаваторов и кранов используют даухзонные системы регулировани  скорости вместо традиционных однозонных. Известно устройство дл  определени  скорости двигател  посто нного тока в электроприводах с двухзонным регулированием, содержащее датчик ЭДС«двигател , датчик тока возбуждени  и последовательно соединенный с ним нелинейный преобразователь, блок делени , входы которого соединены с выходами датчика ЭДС двигател  и нелинейного преобразовател  Г1 . Блок делени  осуществл ет операцию делени  в соответствии с выражением 0) где - ЭДС двигател ; f - поток возбуждени  двигател ;. ии - частота вращени  двигател . Данное устройство обладает широкими функциональными возможност ми, однако точность операции делени  значительно снижаетс  при малых значени х ЭДС двигател  в первой зоне и малых значени х потока во второй зоне. Кроме того, блок делени , испбльзуемый в устройстве,  вл етс  сложным узлом что снижает надежность работы устройства в целом.(5) DEVICE FOR DETERMINING THE SPEED OF THE ENGINE IN ELECTRIC DRIVE WITH DOUBLE-ZONE REGULATION The invention relates to electrical engineering and can be used, for example, in electric drives of rolling mills, excavators and cranes. In the known two-zone DC speed control systems, tachogenerators mechanically connected to the motor shaft are used as traditional speed sensors. The disadvantage of tachogenerators is the presence of tine, collector, and circulating pulsations, for which filters are suppressed, which reduces the dynamic performance of the electric drive. In addition, tachogens are characterized by a lack of reliability due to a possible disruption of the mechanical connection to the motor shaft, which requires constant supervision by operating personnel in order to maintain reliable operation of the speed sensors. In order to improve the energy performance of the electric drives of excavators and cranes, they use down-zone speed control systems instead of traditional single-zone ones. A device for determining the speed of a direct current motor in electric drives with two-zone control is known, comprising a motor EMF sensor, an excitation current sensor and a nonlinear converter connected in series with it, a dividing unit whose inputs are connected to the outputs of a motor EMF sensor and a nonlinear converter G1. The dividing unit performs the dividing operation in accordance with the expression 0) where is the motor emf; f is the engine drive flux; and - engine speed. This device has wide functional capabilities, however, the accuracy of the division operation is significantly reduced with small values of the EMF of the engine in the first zone and small values of the flow in the second zone. In addition, the dividing unit used in the device is a complex node, which reduces the reliability of the device as a whole.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  определени  скорости двигател  в электроприводах с двухзонным регулированием, содержащее датчик ЭДС двигател , датчик тока возбуждени  и последовательно соединенный с ним нелинейный преобразователь, пропорциональный усилитель, подключенный пер .вым входом к выходу нелинейного преобразовател , а вторым входом соединенный с источником посто нного напр жени , суммирующий усилитель, два ключевых элемента, инвертор знака и два диода, причем выход пропорционального усилител  подключен к входу суммирующего усилител  через первый ключевой элемент и через последовател°ьно соединенные инвертор знака и второй ключевой элемент, а выход датчика ЭДС двигател  подключен к входу суммирующего усилител  и через первый и второй диоды - к управл ющим входам соответственно первого и второго ключевых элементов. На входе пропорционального усилител  осуществл етс  операци  алгебраического суммировани  напр жений выхода нелинейного преобразовател  и источника посто нного напр жени , В результате на выходе пропорционального усилител  формируетс  напр жение, пропорциональное составл ющей скорости за счет ослаблени  потока двигател . Далее выходное напр жение пропорционального усилител  по одному из двух каналов через первый ключевой элемент -или через инвертор знака и второй ключевой элемент поступает на вход суммирующего усилител , где алгебраически суммируетс  с выходным напр жением датчика ЭДС. Выходом устройства  вл етс  выход суммирующего усилител 1 2 1.The closest to the proposed technical entity is a device for determining the motor speed in electric drives with two-zone control, which contains a motor EMF sensor, an excitation current sensor and a nonlinear converter connected in series with it, a proportional amplifier connected by a first input to the output of a nonlinear converter, and a second input connected to a constant voltage source, a summing amplifier, two key elements, a sign inverter and two diodes, the output being proportional The ion amplifier is connected to the input of the summing amplifier via the first key element and through a sequence of connected signal inverter and the second key element, and the output of the motor EMF sensor is connected to the input of the summing amplifier and through the first and second diodes to the control inputs of the first and second key items. At the input of the proportional amplifier, an algebraic summation of the voltages of the output of the non-linear converter and the constant voltage source is carried out. As a result, a voltage proportional to the component of the speed is formed at the output of the proportional amplifier due to the weakening of the engine flow. Next, the output voltage of the proportional amplifier is through one of the two channels through the first key element -or through the sign inverter and the second key element enters the input of the summing amplifier, where it is algebraically summed with the output voltage of the EMF sensor. The output of the device is the output of summing amplifier 1 2 1.

В известном устройстве наличие суммирующего усилител  с двум  входами , на которые поступают сигналы с первого или второго ключейых элементов , а также с выхода датчика ЭДС, усложн ет устройство.In the known device, the presence of a summing amplifier with two inputs, which receive signals from the first or second key elements, as well as from the output of the EMF sensor, complicates the device.

Цель изобретени  - упрощение устройства .The purpose of the invention is to simplify the device.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  определени  скорости двигател  в электроприводе с двухзонным регулированием, содержащем датчик ЭДС двигател , датчик тока возбуждени , последовательно соединенный с ним нелинейный преобразователь , пропорциональный усилитель, подключенный первым входом к выходу нелинейного преобразовател , а вторым входом - к источнику посто нного напр жени , два ключевых элемента, инвертор знака и два диода, причем выход пропорционального усилител  соединен с инвертором знака и первым ключевым элементом, второй ключевой элемент подключен к выходу инвертора знака, а выход датчика ЭДС двигател  через первый и второй диоды подклю eн к управл ющим входам соответственно первого и второго ключевых элементоб , катод первого диода дополнительно соединен с третьим входом пропорционального усилител , а анод второгоThe goal is achieved by the fact that in the device for determining the motor speed in an electric drive with two-zone control, contains a motor EMF sensor, a drive current sensor, a nonlinear converter connected in series with it, a proportional amplifier connected by a first input to the output of the nonlinear converter, and the second input to a constant voltage source, two key elements, a sign inverter and two diodes, with the output of the proportional amplifier connected to the sign inverter and the first key evym element, the second key member being connected to the output of the sign inverter and the motor emf sensor output through the first and second diodes Con ene to the control inputs of the first and second key elementob, the first diode cathode is further connected to a third input of the proportional amplifier and the anode of the second

диода - со вторым входом инвертора знака.diode - with the second input of the inverter mark.

На чертеже представлена блок-схема устройства дл  определени  скоростиThe drawing shows the block diagram of the device for determining the speed

двигател  в электроприводе с двухзонным регулированием.the engine in the electric drive with two-zone regulation.

Предлагаемое устройство содержит датчик 1 тока возбуждени , соединенный последовательно с нелинейным преобразователем 2, выход которого подключен к первому входу пропорционального усилител  3, второй вход которого соединен с источником опорного напр жени . Выход пропорционального усилител  3 подключен к первому ключевому элементу k и через инвертор знака 5 - ко второму ключевому элементу 6. Выход датчика 7 ЭДС двигател  через первый диод 8 соединен с третьим входом пропорционального усилител  3 и управл ющим входом первого ключевого элемента , а через второй диод 9 со вторым входом инвертора знака 5 и управл ющим входом второго ключевого элемента 6.The proposed device comprises an excitation current sensor 1 connected in series with a nonlinear converter 2, the output of which is connected to the first input of a proportional amplifier 3, the second input of which is connected to a source of reference voltage. The output of the proportional amplifier 3 is connected to the first key element k and through a sign inverter 5 to the second key element 6. The output of the motor 7 sensor EMF is connected via the first diode 8 to the third input of the proportional amplifier 3 and the control input of the first key element, and through the second diode 9 with a second sign inverter input 5 and a control input of the second key element 6.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Claims (2)

Принцип действи  устройства дл  измерени  скорости заключаетс  в измерении и суммировании двух составл ющих: пропорциональной ЭДС двигател  и пропорциональной приращению скорости при изменении потока возбуждени  двигател . 51 Скорость двигател  до основной, Т.е. с неизменным потоком возбуждени , пропорциональна ЭДС двигател  и может быть определена следующим обра . зрм --е%(йом где (Л - текущее значение скорости двигател  до основной; In- ЭДС двигател ; %ом номинальный .поток двигател  При регулировании скорости выше основной, т.е. при посто нстве ЭДС двигател , приращение скорости зависит от степени ослаблени  потока воз буждени  двигател  и может быть опре делена .(3) где Дев; приращение скорости выше основной; QHOM номинальна  ЭДС двигател  - текущее значение потока возбуждени ; иоМ номинальна  скорость двигател .. Общее выражение дл  скорости в пе вой и второй зонах регулировани  име ет вид . бедном ...1 (4 М;-Ц;- -Ди1) f иол Г И Сигнал датчика 1 тока возбуждени  поступает на вход нелинейного преобразовател  2. Напр жение с выхода не линейного преобразовател  2, пропорциональное потоку двигател , поступа ет на первый вход пропорционального усилител  3, на второй вход которого поступает напр жение источника опорного напр жени . В результате алгебраического суммировани  этих двух на пр жений реализуетс  зависимость в соответствии с выражением (З)- На третий вход пропорционального усилител  через первый диод 8 поступает сигнал датчика ЭДС 7. имеющий пол рность +, в результате на выходе пропорционального усилител  3 реали зуетс  зависимость в соответствии с выражением () дл  положительного значени  ЭДС двигател , что справедливо при вращении двигател  в одну сторону. При вращении двигател  в другую сторону сигнал датчика 7 ЭДС измен е пол рность на -, первый диод 8 зл99 6 Пираетс , второй диод 9 открываетс  и сигнал датчика 7 ЭДС поступает на второй вход инвертора знака 5. На первый вход инвертора знака 5 поступает выходной сигнал пропорционального усилител  3. Таким образом осущес твл етс  алгебраическое суммирование сигналов на входе инвертора знака 5 в соответствии с выражением С) дл  отрицательного значени  ЭДС двигател . В этом случае сигнал пропорционального усилител  3 соответствует приращению скорости во второй Зоне за счет ослаблени  потока возбуждени  по выражению (З). Дл  получени  сигналов по скорости обоих знаков выход пропорционального усилител  3 соединен со входом первого ключевого элемента k, а выход инвертора знака 5 - со входом второго ключевого элемента 6, причем выходы обоих ключевых элементов соединены вместе. Ключевые элементы управл ютс  автоматически с помощью диодов 8 и 9 в зависимости от пол рности ЭДС. Причем при положительной пол рности ЭДС в открытом диоде 8, открываетс  ключевой элемент k, а выходной сигнал устройства формируетс  пропорциональным усилителем 3 путем алгебраического суммировани  трех сигналов в соответствии с выражением (k), При отрицательной пол рности ЭДС и открытом диоде 9 открываетс  к/вочевой элемент 6, а выходной сигнал устройства формируетс  инвертором знака . 5 путем алгебраического суммировани  сигналов на входе в соответствии с выражением (k). В обоих случа х, т.е. независимо от пол рности ЭДС двигател , на выходе инвертора знака 5 формируетс  сигнал скорости по модулю +. в соответствии с выражением С) . В предлагаемом устройстве по сравнению с известным отсутствует суммирующий усилитель, что упрощает устройство . Небольшой порог понапр жению , создаваемый диодами 8 и 9 при суммировании сигналов на входах пропорционального усилител  3 и инвертора знака 5, может быть достаточно просто скомпенсирован схемой компенсации падени  напр жений в p-vi-nepexoдах . Кроме того, суммирование сигнала , пропорционального ЭДС двигател , и сигнала, пропорционального приращению скорости во второй зоне, осуществл етс  один раз или на входе пропорц иона ль но го усилител  3jipM положительной пол рности-ЭДС или на входе инвертора знака 5 при отрицательной пол рности ЭДС. Формула изобретени  Устройство дл  определени  скорости двигйте   а электроприводе с двух-Ю зонным регулированием, содержащее датчик ЭДС двигател , датчик тока возбуждени , последовательно соединенный с ним нелинейный преобразователь, про порциональный усилитель, подключенный I первым входом к выходу нелинейного преобразовател , а вторым входом - к источнику посто нного напр жени , два ключевых элемента, инвертор знака и два диода, причем выход пропорциональ-з ного усилител . соединен с инвертором 100 99 знака и первым ключевым .э 1ементом, второй ключевой элемент подключен к выходу инвертора знака, а выход датчика ЭДС двигател  через первый и второй диоды подключен к управл ющим входам соответственно первого и второго ключевых элементов, отличающеес  тем, что, с целью упрощени , в нем катод первого диода подключен к третьему входу пропорционального усилител , а анод второго диода ко второму входу инвертора знака. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Гарнов, В. К. и др. Унифицированные системы автоуправлени  электроприводом в металлургии. М,, Металлурги , 1971, с. 180-182. The principle of the device for measuring speed consists in measuring and summing the two components: proportional motor EMF and proportional to the increment of speed when the engine excitation flow changes. 51 Engine speed to the main, Ie with a constant flow of excitation, proportional to the EMF of the engine and can be determined as follows. zrm - e% (yom where (L is the current value of the engine speed to the main; In- EMF of the engine;% ohm nominal. engine flow When regulating the speed above the main one, i.e. at constant EMF of the engine, the speed increment depends on the degree (3) where Dev; the speed increment is higher than the fundamental; QHOM is the nominal EMF of the engine — the current value of the excitation flux; iOM is the nominal speed of the engine. General expression for the speed in the first and second control zones It looks poor ... 1 (4 ; -C; - -Di1) f Iol GI The sensor signal 1 of the excitation current is fed to the input of nonlinear converter 2. The voltage from the output of non-linear converter 2, proportional to the flow of the engine, goes to the first input of the proportional amplifier 3, to the second input of which the voltage of the source of the reference voltage is received. polarity +, as a result, at the output of the proportional amplifier 3, the dependence is realized in accordance with the expression () for a positive value of the EMF of the engine, which is true when the engine is rotated in one direction. When the engine rotates to the other side, the signal of the 7 EMF sensor changes polarity to -, the first diode 8 zl99 6 Pirats, the second diode 9 opens and the signal of the sensor 7 EMF is fed to the second input of the sign inverter 5. The first input of the sign inverter 5 receives the output signal proportional amplifier 3. Thus, the algebraic summation of the signals at the input of the sign inverter 5 is carried out in accordance with the expression C) for a negative value of the motor EMF. In this case, the signal of the proportional amplifier 3 corresponds to the increment of speed in the second Zone due to the weakening of the excitation flow in expression (3). To obtain signals of the speed of both characters, the output of the proportional amplifier 3 is connected to the input of the first key element k, and the output of the sign inverter 5 is connected to the input of the second key element 6, and the outputs of both key elements are connected together. The key elements are controlled automatically by diodes 8 and 9, depending on the polarity of the emf. Moreover, with the EMF in the open diode 8, the key element k is opened, and the output signal of the device is formed by the proportional amplifier 3 by algebraically summing the three signals in accordance with the expression (k). In the case of a negative polarity, the EMF and the open diode 9 open to the secondary frequency diode. element 6, and the output of the device is generated by a sign inverter. 5 by algebraically summing the input signals in accordance with the expression (k). In both cases i. Regardless of the polarity of the motor EMF, the modulo + speed signal is generated at the output of the 5 sign inverter. in accordance with the expression C). In the proposed device in comparison with the known no summing amplifier, which simplifies the device. The small voltage threshold created by diodes 8 and 9 when summing the signals at the inputs of the proportional amplifier 3 and the sign inverter 5 can be quite simply compensated by the voltage drop compensation circuit in p-vi-nepexodes. In addition, the summation of the signal proportional to the motor EMF and the signal proportional to the speed increment in the second zone is carried out once or at the input of the proportional ion amplifier 3jipM positive polarity-EMF or at the input of the inverter sign EMF . The invention The device for determining the speed of the motor drive with two-zonal regulation, contains a motor EMF sensor, a field current sensor, a nonlinear converter connected in series with it, a proportional amplifier connected with the first input to the output of the nonlinear converter, and the second input to a constant voltage source, two key elements, a sign inverter and two diodes, with the output of a proportional amplifier. connected to the inverter 100 99 characters and the first key element by the second, the second key element is connected to the output of the sign inverter, and the output of the motor EMF sensor through the first and second diodes is connected to the control inputs of the first and second key elements, respectively, characterized in that in order to simplify, in it the cathode of the first diode is connected to the third input of the proportional amplifier, and the anode of the second diode to the second input of the sign inverter. Sources of information taken into account in the examination 1.Garnov, V.K., and others. Unified systems of autorun electric drive in metallurgy. M ,, Metallurgists, 1971, p. 180-182. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 Р 5/00, 1978.2. USSR author's certificate №, cl. H 02 R 5/00, 1978.