Электропривод постоянного тока

 

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содерхсаций электродвигатель и последовательно соединенные источник задания, узел сравнения, регулятор частоты враидения. Формирователь импульсов управления, усилитель мсядности с четырьмя управлягацими входами, выход которого под-ключен к электродвигателю, тахогенератор , выход которого подключен к второму входу узла сравнения, ключ, один выход которого подсоединен к входу регулятора частотн вращения, а другой - к его выходу, пороговый элемент с гегулируемой зоной нечувствительности и источник питания с общей шиной, о т ли ч аю щ и и с я тем, что, с иелью поВ1шения надежности, в него введены узлы запрета, включенные меуэду формировате 1ем импульсов управления и управляющими входами усилителя мощности, два диода, конденсатор, три резистора, узел запуска, элемент К-НЕ, инвертор и элемент задержки переднего фронта импульса , а источник питания выполнен в виде выпрямителя и стабилизатора напряжения, причем катод первого диода, зажимы первого и второго резисторов, анод второго диода подключены к положительному полюсу выпрямителя, анод первого диода , второй зажим первого резистора , одна из обкладок конденсатора и зажим третьего резистора подключены к входу порогового элемента с регулируемой зоной нечувствительности , катод второго диода подключен к положительному входу стабилизатора напряжения, второй, зажим второго резистора и вторая обкладка конденсатора подключены к о&цей шине, второй зажим третьего резистора подключен к отрицательному выводу стабилизатора напряжения , к выходу порогового элемента с регулируемой зоной нечувствиi тельности последовательно подключены элемент И-НЕ, инвертор и эле (Л мент задержки переднего фронта импульса, выход которого подключен к управлякцим входам ключа и узлов запрета, к второму входу элемента- К-НЕ подключен выход узла запуска, один вход которого подключен к выходу инвертора, а второй - к положительному выводу стабилизато-j ра напряжения. -ч| 2. Электропривод по п. 1, о т со личающийся тем, что элемент задержки переднего фронта им00 пульса содержит резистор, конденсась тор, диод, пороговьй элемент и схе-. му совпадения, причем:первый зажим -ч резистора, катод диода и первый вход схемы совпадения соединены с входом узла задержки переднего фронта импульса, второй зажим резистора , анод диода и одна из обкладок конденсатора соединены с входом порогового элемента, вторая обкладка конденсатора соединена с общей шиной, выход порогового элемента соединен с вторым входом схемы совпадения, а выход схемы совпа .дения является выходом элемента задержки переднего фронта импульса.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А

3(5)) Н 02 P 5 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н,квтоесиомм свидятельству тельности последовательно подключены элемент И-НЕ, инвертор и элемент задержки переднего фронта импульса, выход которого подключен к управляядим входам ключа и узлов запрета, к второму входу элемента

Y.-HE подключен выход узла запуска, один вход которого подключен к выходу инвертора, а второй — к. положительному выводу стабилизато-, ра напряжения.

2. Электропривод по п. l, о тл и ч а ю шийся тем, что элемент задержки переднего фронта им- . пульса содержит резистор, конденсатор, диод, пороговый элемент и схе-. му совпадения, причем:первый зажим резистора, катод диода и первый вход схемы совпадения соединены с входом узла задержки переднего фронта импульса, второй зажим резистора, анод диода и одна из обкладок конденсатора соединены с входом порогового элемента, вторая обкладка конденсатора соединена с общей шиной, выход порогового элемента соединен с вторым входом схемы совпадения, а выход схемы совпа,дения является выходом элемента за:держки переднего фронта импульса.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3517919/24-07 (22) 07.12.82 (46) 15 ° 02.84. Бюл. Р 6 (72) Е.A.Смотров, A.Б.Гудзенко, Г.В.Николаенко и A.H.Николенко (71) Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (53) 621.316.718.5(088..8) (56) 1. Электрспривод ксмплектный тиристсрный постоянного тока типа

ЭТУ 36Cl. Техьическо= описание и инструкц) я по эксплуатации ЭРЕ

010. 049.. ТО.

2. Авторсксе свидетельство СССР

9 917291, кл. Н 02 Р 5/16, 1982. (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содер><аший электродвигатель и последовательно соединенные источник задания, узел сравнения, регулятор частоты вращения, формирователь импульсов управления, усилитель мощности с четырьмя управлякщими входами, выход которого под--ключен к электродвигателю, тахогенератор, выход которого псдключен к второму входу узла сравнения, . ключ, один выход которого подсоединен к входу регулятора частоты вращения, а другой - к его выходу, пороговый элемент с регулируемой зоной нечувствительности и источник питания с общей шиной, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью по» вышения надежности, B него введены узлы запрета, включенные между формироватепем импульсов управления и управлякщими входами усилителя мощности, два диода, конденсатор, три резистора, узел запуска, .элемент ;НЕ, инвертор и элемент задержки йереднего фронта импульса, а источник питания выполнен в виде выпрямителя и стабилизатора напряжения, причем катод первого диода, зажимы первого и второго резисторов, анод второго диода подключены к положительному полюсу выпрямителя, анод первого диода, второй зажим первого резистора, одна из обкладок конденсатора и зажим третьего резистора подключены к входу порогового элемента с регулируемой зоной нечувстви-. тельности, катод второго диода подключен к положительному входу стабилизатора напряжения, второй зажим второго резистора и вторая обкладка конденсатора подключены к общей шине, второй зажим третьего резистора подключен к отрицательному выводу стабилизатора напряжения, к выходу порогового элемента с регулируемой зоной нечувстви1073867

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель и последовательно соединенные источник задания, узел сравнения, регулятор частоты вращения, формирователь импульсов управления, усилитель мощ5 ности с четырьмя управляицнии входами, выход которого подключен к элек тродв ига тел ю „тахо ген ера тор, выход которого подключен к второму входу узла сравнения, ключ, один выход кс горого подсоединен к входу регулятора частоты вращения, а другой - к его выходу, пороговнй элемент с регулируемой зоной нечувствительности и источник питания с общей шиной, дополнительно введены узлы запрета, включенные между формирователем импульсов управления и управлякщими входами усилителя мощности, два диода, конденсатор, три резистора, узел запуска, элемент И-НЕ, инвертор и элемент .задержки переднего фронта импульса, а источник питания выполнен в виде выпрямителя и стабилизатора напряжения, причем катод первого диода, анод второго диода, зажимы первого и второго резисторов подключены к положительному полюсу выпрямителя, второй зажим первого резистора, зажим третьего резистора, одна из обкладок конденсатора и анод пер1 вого диода подключены к входу порогового элемента с регулируемой зоной нечувствительности, второй зажим второго резистора и вторая

5 обкладка конденсатора подключены к общей шине, катод второго диода подключен к положительйому вводу стабилизатора напряжения, второй зажим третьего резистора подключен к отрицательному выводу стабилизатора напряжения, к выходу порогового элемента с регулируемой зоной нечувствительности последовательно подключены элемент -HE, инвертор и элемент задержки переднего фронта

50 электродвигателю, тахогенератор, выход и источник питания с общей шиной 2 .60 те электропривода при включении сети,65

Изобретение относится к электротехнике и мо <ет быть использовано в широкорегулируеинх и следящих электроприводах постоянного тока, в средствах активного контроля, в роботах, манипуляторах, в механиз мах подач.

Известен электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель и последовательно соединенные источник задания, узел сравнения, регулятор частотн вращения, бориирователь импульсов управления, усилитель мощности с четырьмя управляющими входами, два управлякщих входа которого подключены к внходу формирователя нмгульсов, тахогенератор, выход которого подключен к второму входу сравнения, ключ, один выход которого подсоединен к входу регулятора частоты вращения, а другойк его выходу, выпрямитель, выходи которого соединены с соответствующими входами стабилизатора напряжения.

Электропривод производит замнкание регулятора частоты вращения на фиксированное время, равное времени переходных процессов в электроприводе, вызванных включением сети, исключает накопление заряда на корректирукщей емкости регулятора частоты вращения и проворот вала двигателя при включении jl3.

Недостатком этого электропривода является низкая надежность, так как закорачивание регулятора частоты вращения при включении сети не устраняет вредное влияние переходных процессов в других узлах схемы.

Кроме того, данная схема не учитывает влияние переходных процессов в электроприводе при включении сети и обрыве фазы и неустойчивость работы его отдельных элементов и узлов при понижении и повыяении сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод, содержащий электродвигатель и последовательно соединенные источник задания, узел сравнения ,регулятор частоты вращения, формирователь импульсов уйравления, усилитель мощности с четырьмя управлякщими входами, выход которого подключен к которого подключен к второму входу узла сравнения, ключ, один выход которого подсоединен к входу регулятора частоты вращения, а другой - к его выходу, пороговый элемент с регулируемой зоной нечувствительности

Недостатком этого электропрнвода является низкая надежность, обусловленная тем, что временная задержка, игракщая положительную роль в защизадерживает на определеиное время информацию об изменении параметров сети, что исключает срабатывание в нужный момент порогового элемента, а это, в свою очередь, может привести к,изменению выходных параметров элементов и узлов схемы, внходу их иo строя или срыву в управлении. Кроме того, указанньФ привод ненадежен ввиду того, что не обеспечивается эапирание всех каналов усилителя мощности при включении сети и не учитывается вредное влияние переходннх процессов в приводе при выключении сети, что может привести к внходу иэ строя отдельннх элементов.

Рель изобретения — повышение надежности электропривода.

1073867 г

10 д

65 импульса, выход которого подключен к управлякщим входам ключа и узлов запрета, к второму входу элемента

И-НЕ подключен выход узла запуска, один вход которого подключен к выходу инвертора, а второй — к положительному выводу стабилизатора напряжения.

Кроме того, элемент задержки пере него фронта импульса содержит резистор, конденсатор диод, пороговнй элемент и схему совпадения, причем

° первый зажим резистора, катод диода и первый вход схемы совпадения соединены с входом узла задержки переднего фронта импульса, второй зажим резистора, анод диода и одна иэ обкладок конденсатора соединены с входом порогового элемента, вторая обкладка конденсатора соединена с общей шиной, выход порогового элемента соединен с вторым входом схемы совпадения, а выход схемы совпадения является выходом элемента задержки переднего фронта импульса.

На фиг . 1 представлена схема устройства1 íà AHI".2 — схема узла задержки переднего фронта импульса; на фиг. 3-5 - диаграммы, пояснякщие работу устройства.

Электропривод содержит электродвигатель 1 и последовательно соединенные источник 2 задания, узел 3 сравнения, регулятор 4 частоты вращения, формирователь 5 импульсов управления, усилитель 6 мощности с управлякщими входами, выход которого подключен к электродвигателю 1, тахогенератор 7, выход которого подключен к второму входу узла 3 сравнения, ключ 8, один выход которого подсоединен к входу регулятора 4 частоты вращения, а другой— к его выходу.

Кроме того, электропривод содержит источник питания, выполненный в виде выпрямителя 9 и стабилизатора 10 напряжения, а катод диода 11, зажимы резисторов 12 и 13, анод диода 14 подключены к положительному полюсу выпрямителя 9, анод диода 11, Второй зажим резистора 12, одна из обкладок конденсатора 15 и зажим . резистора 16 подключены к входу порогового элемента 17 с регулируемой зоной нечувствительности, катод диода 14 подключен w положительному ,входу стабилизатора 10 напряжения,,второй зажим резистора 13 и вторая обкладка конденсатора 15 подключены к общей шине, второй зажим резистора 16 подключен к отрицательному виводу стабилизатора 10 .напряжения, к выходу порогового элемента 17 с регулируемой зоной нечувствительности последовательно подключены элемент

И-НЕ 18, инвертор 19 и элемент 20 задержки переднего Фронта импульса, выход которого подключен к управлякщим входам ключа 8 и узлов 21-24 запрета, включенным между формирователем 5 импульсов управления и управлякщими входами усилителя 6 мощности, к . второму входу элемента

И-HE 18 подключен вьиод узла 75 запуска, один вход которого подключен к выходу инвертора 19, а второй — к положительному вьводу стабилизатора 10 напряжения.

Элемент 20 задержки переднего фронта импульса содержит резистор 26, конденсатор 27, пороговый элемент 28, схему 29 совпадения и диод 30, причем первый зажим резисто ра 26, катод диода 30 и первый вход схемы 29 совпадения соединены с входом элемента 20 задержки переднего фронта импульса, второй зажим резистора 26, анод диода 30 и одна из обкладок конденсатора 27 соединены с входом порогового элемента 28, .вторая обкладка конденсатора 27 соединена с общей шиной, выхбд порогового элемента 28 соединен с вторым входом схемы 29 совпадения, а выход схемы 29 совпадения является выходом элемента 20 задержки переднего фронта импульса.

Электропривод работает следувщим образом.

Разностный сигнал источника 2 задания и тахогенератора 7, выделяемый на узле 3 сравнения, усиливается регулятором 4 частоты вращения и поступает на формирователь 5 импульсов управления, формирукщий импульсы, скважность которых пропорциональна амплитуде управляющего сигнала. Далее импульсы через узлы 21-24 запрета поступают на усилитель 6 мощности и с негона двигатель 1.

При включении питающей сети (фиг.3-5) с положительного полюса выпрямителя 9, развязанного от фильтрукщей емкости стабилизатора

10 диодом 14, через резистор 12 поступает нестабилизированное напряжение положительной полярности (фиг.3-5а) на вход порогового элемента 17 с регулируемой зоной нечувствительности (фиг.3-5б). Пороги срабатывания порогового элемента 17 выставляются соответственно приведенным значениям максимально и минимально допустимых напряжений питакщей сети, а напряжение

U рабочей точки « приведенному значению номинального напряжения сети с помощью резистора 16. Конденсатор 15 совместно с резистором 12 выполняет роль фильтра, постоянная времени разряда которого во много раз меньше постоянной времени ста1073867 билизатора 10 напряжения, питаки его все узлы схемы управления и постоянной времени фильтра питания усилителя 6 мощности.

Таким образом, при включении электропривода и номинальном напряжении сети пороговый элемент 17 с регулируемой зоной нечувствительности вырабатывает логическую единицу, поступающую на один из входов элемента И-НЕ 18. Одновременно на. другой его вход поступает единичный импульс с узла 25 запуска. Последний собран таким образом, что при поступлении на один иэ его входов положительного напряжения питания в момент включения сети он вьщает одиночный положительный импульс, который компенсирует задержку элементами И-НЕ 18 и инвертором 19 переднего Фронта сигнала. Через второй его вход, гальванически связанный с выходом, сигнал проходит беэ логического изменения. Как видно иэ графиков, данная обратная связь с узлом 25 запуска обеспечивает на выходе инвертора 19 логическую единицу как в момент включения сети, так и в процессе дальнейшей работы электропривода при условии, что напряжение находится в допустимых пределах (Фиг. 3-5д) . Далее элемент 20 задержки переднего Фронта импульса задерживает передний фронт входного сигнала (перепад от нуля до единицы) и удерживает запирание регулятора 4 частоты. вращения с помощью ключа 8 и четыре канала усилителя 6 мощности посредстном узлов 21-24 запрета на время переходных процессов в электроприводе при включении сети (Фиг.3-5е) на время. Ф д .

При поступлении на вход эаемента 20 задержки переднего фронта импульса конденсатор 27 заряжается через резистор 26. Постоянная времени заряда выбирается таким образом, чтобы она равнялась или была больше времени переходных процессов в различных узлах электропривода. После заряда конденсатора

27 срабатывает пороговый элемент 28 .и открывается схема 29 совпадения, так как на другой ее вход уже поступил:импульс со входа.с Задний фронт импульса отрабатывается схемой сразу, так как при исчезновении положительного напряжения на первом входе схемы 29 совпадения, связанной с входом всего узла, она мгноненно возвращается в нулевое состояние °

Диод 30 в этом случае разряжает конденсатор 27 до нуля и возвращает всю схему в исходное состояние.

При понижении или повышении напряжения сети сверх допустимых пределов пороговый элемент 17 с регули60

При выключении сети(фиг.5) напряжение на силовом источнике питания и стабилизаторе 10 напряжения, питакщего управление, спадает медленно иэ эа емкостей фильтров (Фиг.5в).

Это особенно опасно для транзисторных и транзисторно-тиристорных электроприводов, в которых медленное спадание амплитуды управляющих им1 руемой зоной нечувствительности вы- . дает логический ноль (фиг. 3, 4г), который передается на элемент 20 задержки переднего фронта импульса и отрабатывается беэ задержки, так как перепад входного сигнала от еди ницы до нуля является задним фронтом входного сигнала. Таким образом, на регулятор частоты вращения и четыре канала усилителя мощности поступаент команда на эапирание.

Как видно из графикон при понижении или повышении напряжения сети сверх допустимых пределов быстро15 действие запирания электропривода зависит от времени разрядами «и заряда Ф роответственно кондейсатора

15 (фиг.3,4б г) . В обоих случаях это время значительно меньше постоянной времени Фильтра стабилизатора

20 10 напряжения (Фиг.3-,4в) и Фильтра усилителя 6 мощности.

Элемент И-HE 18, инвертор 19 и узел 25 запуска выполняют роль электронной защелки. При

25 повышении или понижении напряжения сети сверх допусти мых пределов логический ноль с инвертора 19 через узел 25 запуска поступает на второй вход элемента

З0 И-НЕ 18t Теперь даже при установке номинальных значений сети на выходе инвертора 19 - логический ноль, который удерживает электропривод в отключенном состоянии. Данная защелка особенно важна при кратковременных провалах напряжения сети, которые вызывают срывы в управлении электропривода.

При обрыве фазы питающей сети, в момент отсутствия напряжения указанной фазы, отпирается диод 11 и происходит разряд конденсатора 15 через резистор 13 на общую шину.

Так как заряд конденсатора 15 про.исходит через резистор 12, а разряд через резистор 13 и величина резистора 13 выбрана меньше практи» чески на порядок величины резистора 12, т.е. разряд происходит на порядок быстрее, чем заряд, то об50 рыв фазы питакв1ей сети приводит к значительному (более ЗОВ,) снижению напряжения на конденсаторе 15, поэтому работа электропривода при обрыве фазы питакщей сети аналогична

55 работе при недопустимом понижении напряжения питакщей сети.

1073867 пульсов может привести к выводу силовых транзисторов иэ эоны насыщения в активную зону, что сразу приводит к выходу транзистора иэ строя.

При выключении сети конденсатор

15 разряжается через диод ll и резистор 13 на нулевую шину. Таким образом, в момент выключения сети напряжение на входе порогового элемента 17 с регулируемой зоной нечувствительности (фиг.5б) падает значительно быстрее, чем на силовом источнике и стабилизаторе 10 напряжения, а следовательно, эапиранне электропривода по управлению и закрывание ключей происходит на поря5 док быстрее их выхода иэ насыцения (фиг.5е).

Таким образом, предлагаемая схема значительно повьв ает надежность путем увеличения быстродействия запирания электропривода в режимах о переходных процессов при включении и выключении сети и аварийных режимах при изменении параметров сети. фиг 2

1073867

1073867

Составитель: И.Кряхтунова

ТехредВ.фалекорей

Редактор И.Касарда;

Корректор М.Демчик

М Фtt

Подписное

Заказ 376/53 . .Тираж 607.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, й»35, Раушская наб., 4. 4/5

Ю Ффф ° I

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4