Система стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА(71) Заявители Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович Фурсенко Сергей Николаевич(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович Фурсенко Сергей Николаевич(73) Патентообладатели Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович Фурсенко Сергей Николаевич(57) Система стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока, содержащая присоединенный к валу двигателя тахогенератор, к якорной обмотке которого подключена через первый регулировочный резистор основная обмотка электромагнита регулятора напряжения, через угольный столбик которого к электросети подключена параллельная обмотка возбуждения двигателя, отличающаяся тем, что снабжена балластным сопротивлением, а регулятор напряжения - дополнительной обмоткой, которая расположена сверху основной обмотки электромагнита, при этом якорная обмотка двигателя подключена к электросети через балластное сопротивление, к выводам которого присоединена параллельно через второй регулировочный резистор дополнительная обмотка регулятора напряжения так, что ее магнитный поток направлен навстречу магнитному потоку основной обмотки электромагнита. Предлагаемое техническое решение относится к системам стабилизации частоты вращения двигателей постоянного тока со смешанным или параллельным возбуждением. Известна система стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока электромашинного преобразователя постоянного тока в переменный однофазный ток 1. 86962012.10.30 Система осуществляет стабилизацию частоты вращения двигателя постоянного тока по изменениям частоты переменного тока и нагрузки генератора преобразователя. Известна система содержит датчик частоты переменного тока генератора, измеряющий текущее значение частоты сравнивающее устройство магнитный усилитель, оборудованный обмотками рабочими, управления, обратной связи, начального подмагничивания, демпферной и токовой коррекции исполнительный элемент - независимая обмотка возбуждения двигателя постоянного тока, подключенная к выходному напряжению генератора переменного тока через выпрямительный мост, рабочие и обмотку обратной связи магнитного усилителя. Известная система стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока преобразователя работает следующим образом. Частота вращения двигателя изменяется из-за изменения нагрузки генератора, при этом изменяется частота переменного тока генератора. Система определяет отклонение частоты переменного тока от нормируемого значения и от величины и знака отклонения изменяет ток в независимой обмотке возбуждения двигателя так, чтобы ликвидировать это отклонение, а значит, и стабилизировать частоту вращения двигателя постоянного тока. Если частота тока генератора повысилась, то система увеличивает ток через независимую обмотку возбуждения двигателя, при этом уменьшается частота вращения двигателя,а следовательно, и часта тока генератора. Подобным образом протекает процесс и при уменьшении частоты тока генератора из-за увеличения нагрузки или понижения напряжения питания двигателя постоянного тока. К недостатку известной системы следует отнести сложность ее конструкции. Сложность конструкции системы обусловлена наличием в системе сложного магнитного усилителя. Наиболее близкой к заявляемой системе стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока является система, более простая по конструкции и в эксплуатации 2. Эта известная система содержит присоединенный к валу двигателя тахогенератор, к якорной обмотке которого подключена через регулировочный резистор обмотка электромагнита регулятора напряжения, через угольный столбик которого к электросети подключена параллельная обмотка возбуждения двигателя. Система работает следующим образом. Изменения напряжения питающей сети постоянного тока или нагрузки двигателя приводят к изменению частоты вращения якоря двигателя, в результате чего изменяется напряжение на выходе якорной обмотки тахогенератора. При номинальной нагрузке двигателя изменением регулировочного резистора регулируют ток в обмотке электромагнита регулятора напряжения и тем самым изменяют сопротивление угольного столбика, включенного последовательного с параллельной обмоткой возбуждения двигателя, в результате чего изменяется ток в параллельной обмотке возбуждения двигателя так, что якорь двигателя вращается с номинальной частотой, при этом на клеммах якорной обмотки тахогенератора устанавливается напряжение . Если частота вращения якоря двигателя уменьшилась из-за увеличения нагрузки, то напряжение на выходе якорной обмотки тахогенератора становится меньшеи при этом уменьшается ток через обмотку электромагнита и он с меньшей силой сжимает угольный столбик, что приводит к увеличению сопротивления угольного столбика и уменьшению тока через параллельную обмотку возбуждения двигателя, и, следовательно, к уменьшению магнитного потока параллельной обмотки возбуждения двигателя и увеличению частоты вращения двигателя. Если частота вращения якоря двигателя увеличилась, то увеличивается ток через обмотку электромагнита, в результате чего увеличивается сила сжатия угольного столбика и его сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению тока через параллельную обмотку возбуждения двигателя и уменьшению частоты вращения двигателя. 2 86962012.10.30 В основу работы этой системы стабилизации частоты вращения якоря двигателя постоянного тока положен принцип стабилизации по отклонению регулируемой величины(частоты вращения якоря двигателя) от номинального значения. К недостатку этой системы следует отнести пониженную точность стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока при изменении нагрузки. Отмеченный недостаток обусловлен принципом работы, который заложен в основу работы системы стабилизации по отклонению регулируемой величины. В этом случае отклонение регулируемой величины от номинального значения в установившемся режиме зависит как от величины основного возмущающего воздействия, действующего на объект регулирования, так и от коэффициента передачи системы. Задачей предлагаемой полезной модели системы стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока является повышение точности стабилизации частоты вращения двигателя при изменении нагрузки. Поставленная техническая задача решается тем, что система стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока, содержащая присоединенный к валу двигателя тахогенератор, к якорной обмотке которого подключена через первый регулировочный резистор основная обмотка электромагнита регулятора напряжения, через угольный столбик которого к электросети подключена параллельная обмотка возбуждения двигателя, снабжена балластным сопротивлением, а регулятор напряжения - дополнительной обмоткой,которая расположена сверху основной обмотки электромагнита, при этом якорная обмотка двигателя подключена к электросети через балластное сопротивление, к выводам которого присоединена параллельно через второй регулировочный резистор дополнительная обмотка регулятора напряжения так, что ее магнитный поток направлен навстречу магнитному потоку основной обмотки электромагнита. На фигуре изображена принципиальная электрическая схема заявляемой системы стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока. Система содержит двигатель постоянного тока с якорной обмоткой 1, расположенной на якоре 2, и параллельной обмоткой 3 возбуждения, тахогенератор, присоединенный к валу двигателя, с якорной и возбуждения обмотками 4, 5 регулятор напряжения с угольным столбиком 6 и основной обмоткой 7 электромагнита. При этом к якорной обмотке 4 тахогенератора подключена через первый регулировочный резистор 8 основная обмотка 7 электромагнита регулятора напряжения, через угольный столбик 6 которого к электросети подключена параллельная обмотка 3 возбуждения двигателя. Для повышения точности стабилизации частоты вращения якоря 2 двигателя постоянного тока регулятор напряжения системы оборудован дополнительной обмоткой 9, которая расположена сверху основной обмотки 7 электромагнита, а система снабжена балластным сопротивлением 10, при этом якорная обмотка 1 двигателя подключена к электросети через балластное сопротивление 10, к выводам которого присоединена параллельно через второй регулировочный резистор 11 дополнительная обмотка 9 регулятора напряжения так, что ее магнитный поток направлен навстречу магнитному потоку основной обмотки 7 электромагнита. Заявляемая система работает следующим образом. Электродвигатель подключают к электросети постоянного тока и при постепенном увеличении нагрузка до номинальной при помощи регулировочных резисторов 8 и 11 устанавливают номинальную частоту вращения якоря электродвигателя. Номинальной частоты вращения двигателя будет соответствовать напряжениена якорной обмотке 4 тахогенератора. Если уменьшилась частота вращения якоря 2 электродвигателя, то уменьшилось напряжение на клеммах обмотки 4 тахогенератора и увеличился ток якорной обмотки 1 электродвигателя. 86962012.10.30 В этом случае уменьшается ток через основную обмотку 7 электромагнита регулятора напряжения, в результате чего увеличивается сопротивление угольного столбика 6, что приводит к уменьшению тока через обмотку 3 возбуждения и увеличению частоты вращения якоря 2 двигателя. Кроме того, при увеличении нагрузки увеличивается ток через якорную обмотку 1 двигателя и увеличивается падение напряжения на балластном сопротивлении 10, в результате увеличивается ток через дополнительную обмотку 9, расположенную сверху основной обмотки 7 электромагнита регулятора напряжения. Дополнительная обмотка 9 при протекании по ней тока создает магнитный поток,направленный навстречу магнитному потоку основной обмотки 7 электромагнита регулятора напряжения. В результате уменьшается результирующий магнитный поток электромагнита, воздействующий на якорь электромагнита, что приводит к еще большему увеличению сопротивления угольного столбика 6 и частоты вращения якоря электродвигателя. Если частота вращения якоря двигателя увеличилась, то напряжение на выходе якорной обмотки 4 тахогенератора становится большеи увеличивается ток через основную обмотку 7 электромагнита. С уменьшением нагрузки уменьшается ток якорной обмотки 1 двигателя и уменьшается ток через дополнительную обмотку 9. В результате этого увеличивается результирующий магнитный поток, воздействующий на якорь электромагнита. В этом случае электромагнит с большей силой сжимает угольный столбик 6 и его сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению магнитного потока, создаваемого обмоткой 3 возбуждения, и уменьшению частоты вращения якоря двигателя. Заявляемая система стабилизирует частоту вращения якоря двигателя постоянного тока не только по величине отклонения частоты вращения якоря от номинального значения,но по величине основного возмущающего воздействия (величине нагрузки), то есть в основу работы заявляемой системы заложен комбинированный принцип работы, обеспечивающий повышение точности стабилизации частоты вращения якоря двигателя. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой системы стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока происходит достижение поставленной технической задачи - повышение точности стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока системой за счет снабжения регулятора напряжения системы дополнительной обмоткой, которая расположена сверху основной обмотки электромагнита регулятора, а системы - балластным сопротивлением, через которое якорная обмотка двигателя подключена к электросети присоединения дополнительной обмотки электромагнита параллельно к выводам балластного сопротивления так, что ее магнитный поток направлен навстречу магнитному потоку основной обмотки электромагнита регулятора напряжения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4