Устройство для защиты электропривода постоянного тока от изменения заданной скорости вращения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ЗАДАННОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ, содержащее входной сумма-Гор, тахогенератор и датчик напряжения, выходы которых связаны с компараторами, вторые входы которых подключены к блоку опорных напряжений, элемент И, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем резервирования и индикации неисправности , дополнительно введены датчик тока, функциональный преобразователь в виде аналоговой модели электропривода , входной сумматор, два измерительных сумматора, два блока выделения модуля сигнала, два ключевых элемента , четыре элемента ЗАПРЕТ, элб:мент И-НЕ и ключ выбора режима работы , причем вход функционального преобразователя подключен параллельно прямому входу входного сумматора, выход которого предназначен для подключения к блоку рехулированкя . рости вращения электродвигателя, BUIход функционального преобразователя соединен с двумя параллельными цепочками , состоящими из последовательно соединенных измерительного сумматора, блока выделения модуля сигнала, компаратора , элемента ЗАПРЕТ и ключевого элемента, причем выход тахогенератора соединен с инверсным входом измерительного сумматора первой цепочки и через ключевой элемент первой цепочки - с инверсным входом входного сумматора, выходы датчика напряжения и датчика тока соединены с инi версным входом измерительного сумматора , второй цепочки и через ключе (Л вой элемент второй цепочки - с инверсным входом входного сумматора, при этом выход компаратора первой цепочки соединен также с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ второй цепочк-и, выход компаратора второй цепочки соединен через ключ выбора режима работы с запрещающим входом элемента ч ЗАПРЕТ первой цепочки, при этом вы ходы компараторов соединены также 4 с входами элементов И и И-НЕ, треть им и четвертым элементами ЗАПРЕТ, 1 причем сигнальный вход третьего и запрещающий вход четвертого элементов ЗАПРЕТ подключены к компаратору первой цепочки, а сигнальный вход четвертого и запрещающий вход третьего элементов ЗАПРЕТ подключены к компаратору второй цепочки, причем выходы элементов И, И-НЕ, третьего ;И четвех того элементов ЗАПРЕТ подключены , к цепям сигнализации.

(19) (! 1) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 Н 7 093 Н 02 Р 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ф®

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ +4egg

Ф д . (21) 3640511/24-07 (22) 06.06.83 (46) 15.09.85. Бюл. Р 34 (72) И.В. Шалыгин и В.С, Бурок (71) Новочеркасский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе ,(53) 621.316.925(088,8) (56) 1. Чиликин М.Г., Сандлер А,С, Общий курс электропривода. М.:.Знер-гоиздат, 1981, с. 478 рис. 12.8, 2. Патент США - 4275342, кл. Н 02 P 5/16, 1981 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ЗАДАННОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ, содержащее входной сумматор, тахогенератор и датчик напряжения, выходы которых связаны с компараторами, вторые входы которых подключены к блоку опорных напряжений, элемент И, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности путем резервирования и индикации неисправности, дополнительно введены датчик тока, функциональный преобразователь в аиде аналоговой модели электропривода, входной сумматор, два измерительных сумматора, два блока выделения модуля сигнала, два ключевых элемента, четыре элемента ЗАПРЕТ, эле мент И-HE и ключ выбора режима работы, причем вход функционального преобразователя подключен параллельно прямому входу входного сумматора, выход которого предназначен для подключения к блоку регулирования ско» рости вращения электродвигателя, вйход функционального преобразователя соединен с двумя параллельными цепочками, состоящими из последовательно соединенных измерительного сумматора, блока выделения модуля сигнала, компаратора, элемента ЗАПРЕТ и ключевого элемента, причем выход тахогенератора соединен с инверсным входом измерительного сумматора первой цепочки и через ключевой элемент первой цепочки — с инверсным входом входного сумматора, выходы датчика напряжения и датчика тока соединены с инверсным входом измерительного сумматора, второй цепочки и через ключевой элемент второй цепочки — с инверсным входом входного сумматора, при этом выход компаратора первой цепочки соединен также с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ второй цепочки, выход компаратора второй цепочки соединен через ключ выбора режима работы с запрещающим входом элемента

ЗАПРЕТ первой цепочки, при этом выходы компараторов соединены также с входами элементов И и И-НЕ, третьим и четвертым элементами ЗАПРЕТ, причем сигнальный вход третьего и запрещающий вход четвертого элементов ЗАПРЕТ подключены к компаратору первой цепочки, а сигнальный вход четвертого и запрещающий вход треть-его элементов ЗАПРЕТ подключены к компаратору второй цепочки, причем выходы элементов И, П вЂ” HE, третьего и четвертого элементов ЗАПРЕТ подключены.к цепям сигнализации, 1179474

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты электроприводов постоянного тока, Целью изобретения является повы- 5 шение надежности защиты путем резервирования и индикации неисправностей, На чертеже показана блочная схема устройства для защиты электропривода постоянного тока от изменения заданной скорости вращения.

Устройство содержит входной сумматор 1, блок регулирования скорости вращения 2, тахометрический мост в виде датчика напряжения и датчика 15 тока, образованный резисторами 3 и 4, двигатель постоянного тока 5 и соединенный с ним тахогенератор 6.

Функциональный преобразователь 7 представляет собой выполненную на 20 операционных усилителях упрощенную аналоговую модель электропривода с элементами обратных связей, Эта модель работает в натуральном масштабе времени и связывает зада- 25 ющее напряжение с напряжением тахогенератора или датчика напряжения.

К выходу функционального преобразователя 7 подключены два блока 8 и 9, каждый из которых содержит изме-3р рительные сумматоры 10, блок выделения модуля сигнала 11, компаратор 12, элемент ЗАПРЕТ 13 и ключевой элемент

14. Вторые входы компараторов 12 соединены с блоком опорных напряжений 15

Запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ

13 блока 8 через ключ выбора режима работы 16 соединен с выходом компаратора 12 блока 9, а запрещающий вход элемента 3AIIPFТ 13 блока 9 соединен с выходом компаратора 12 блока 8 непосредственно.

Тахогенератор 6 соединен одновременно с инверсным входом сумматора 10 блока 8 и сигнальным входом ключево- 5 го элемента 14 того же блока.

Тахометрический мост в виде датчи- ка тока и датчика напряжения, образованный резисторами 3 и 4 и внутренним сопротивлением двигателя 5, ro единен одновременно с инверсным входом сумматора 10 блока 9 и сигнальным входом ключевого элемента 14 этого же канала.

Сигнальные выходы обоих элементов 14 соединены с инверсным входом сумматора 1.

Блок защиты и сигнализации 17 содержит элемент И 18. элемент ЗАПРЕТ 19 и 20,. элемент И-HE 21, при этом сигнальный вход элемента 3АПРЕТ 19 подключен к выходу компаратора 12 блока 8, а запрещающий вход к выходу компаратора 12 блока 9.

Элемент ЗАПРЕТ 20 включен наоборот, что обеспечивает ему инверсный логический выход по отношению к элементу 19.

Сигнал на выходе элемента 18 свидетельствует о полной исправности системы управления электропривода, сигнал на выходе элемента 19 свидетельствует о выходе из строя канала обратной связи по скорости; сигнал на выходе элемента 20 свидетельствует о выходе из строя канала обратной связи по ЭДС, сигнал на выходе элемента 21 свидетельствует о выходе из строя обоих каналов обратной связи и действует на отключе. ние блока 2, (выходы элементов 18 — 21 на схеме не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Если все элементы электропривода исправны, двигатель работает по заданной скорости.

При этом на вход преобразователя 7 поступает сигнал задания скорости U а выходное напряжение с преобразователя 7 — U 7 поступает на первые входы сумматора 10 обоих блоков 8 и 9. На инверсные входы этих сумматоров поступают напряжение U с тахогенератора 6 (в блок 8) и U, с тахометрического моста 3 и 4 (в блок 9) .

В блоке 8 на вход блока выделения модуля 11 подается разность напряжения U — U, а с выхода блока 11 получаем Ug> = U UM > ° Иодуль раз ности напряжений на компараторе 12 сравнивается с напряжением Ug получаемым с блока опорных напряжений 15.

Это напряжение выбирают равным допустимой ошибке рассогласования в системе (допустимому отклонению скорости от заданной нормы в установившихся и переходных режимах), Если выполняется условие Б (П > то на выходе компаратора имеется сигнал, равный логической единице, который поступает на сигнальный вход элемента ЗАПРЕТ

13. Так как ключ 16 разомкнут, то на .выходе элемента 13 единичный сигнал>

11 794 74

40 который поступает на управляющий вход ключевого элемента 14 блока 8, Ключевой элемент обеспечивает прохождение сигнала от тахогенератора к инверсному входу входного сумматора 1, т.е. обеспечивается управление двигателем с обратной связью по скорости.

В это же время напряжение U no7 дается на суммирующий усилитель 10 блока 9, на второй инверсный вход которого подается напряжение U< с тахометрического моста. На вход блока выделения модуля 11 блока 9, таким образом, подается разность напряжений Up — Ug а с выхода блока 11 получаем Uö = /U — Ug /, Модуль разности напряжений на компараторе 12 сравнивается с напряжением ./3, получаемым с блока опорных напряжений 15, Если 20 выполняется условие UJ< + U то на выходе компаратора формируется сигнал, равный логической единице, который поступает на сигнальный вход элемента ЗАПРЕТ 13. Но так как на запрещающий вход этого элемента из блока 8 поступает единичный сигнал, то на выходе элемента 13 блока 9 сигнала нет, ключевой элемент 14 этого блока запрет и сигнал обратной связи 30 по ЭДС двигателя в систему управления не подается.

Единичные уровни сигнала с компараторов 12 блоков 8 и 9 подаются на оба входа элемента И 18 и íà его вы- З5 ходе имеется единичный сигнал, свидетельствующий о полной исправности системы управления электроприводом.

На выходах элементов 19, 20 и 21 сигналов нет.

В случае отказа в цепи обратной связи по скорости двигателя, на вход сумматора 10 блока 8 подается только напряжение U, à U отсутствует; следовательно, так как с выхода 11 получим U = /U /, то условие

U« U> не выполняется и на выходе элемента 12 сигнала не будет, Не будет его и на выходе элемента 13.

Следовательно, ключевой элемент 14 блока 8 будет закрыт, но, так как исчезнет единичный сигнал на запрещающем входе элемента 13 блока 9, то на выходе его появится сигнал, который откроет ключевой элемент 14 бло- g5 ка 9 и на и нверсный вход сумматора и блока управления приводом будет подано напряжение обратной связи по ЭДС двигателя U<, т .е. <-пс г. ма управления перейдет н режим раб<ты обратной < вязью по ЭПС.

При этом единичный уровень с игнл ла с компаратора 12 блока 9 сохраняется, а исчезает на выходе компаратора 12 блока 8, но так как элемент 19 ЗАПРЕТ включен запрещающим входом на выходе компаратора 12 блока 8, а сигнальным входом на выход компаратора 12 блока 9, то в этом случае на выходе элемента 19 появится - игнал, свидетельствующий о выходе из строя канала обратной связи по скорости и переходе системы на работу с обратной связью по ЭДС. На BbLõîäàõ элементов 18, 20 и 21 сигналов нет, В случае отказа в цепи обратной связи по ЭДС канал обратной связи по скорости сохраняется, ключевой элемент 14 блока 8 открыт, а в блоке 9 не выполняется условие U < tJ, 41 на компараторе 12, и на выходе компаратора. отсутствует сигнап. Ключевой элемент 14 блока 9 закрыт.

Так как элемент 20 ЗАПРЕТ включен запрещающим входом на выходе компаратора 12 блока 9, а сигнальным входам на выход компаратора 12 блока 8, то в этом случае на выходе элемента

20 ЗАЕРЕТ появится сигнал, свидетельствующий о выходе из строя канала обратной связи по ЭДС и отсутствии резерва. На выходах элементов 18, 20 и 21 сигналов нет.

При отказе в цепях обратных связей по скорости по ЭДС отсутствуют сигналы U и Ug на инверсных входах сумматоров 10 блоков 8 и 9 на компараторах этих каналов соответственно не выполняются условия U (Uд и

Кгочевые элементы 14 обоих блоков закрыты.

При этом исчезновение единичных сигналов с выходов обоих компараторов 12 блоков 8 и 9 приводит к появлению выходного сигнала у элемента 2 1, свидетельствующего о том, что оба канала обратной связи неисправны и одновременно следует отключение блока регулирования скорости 2 электропривода (неисправность других элементов системы управления электроприводом выявляется и блокируется другими устройствами защиты).

К юч 16 выбора режима работы позволяет блокировать (в замкнутом со-

1179474

Составитель А. Бондаренко

Техред M.Êóçüìà

Корректор Л. Бескид

Редактор Л. Авраменко

Заказ 5690/57

Тираж 620

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 стоянии) ключевые элементы 14 блоков 8 и 9. В этом случае система управления электроприводом будет разомкнута и этот режим. может исполь- зоваться как наладочный. В режиме нормального функционирования системы управления ключ 16 разомкнут.

При отказе тахогенератора переход к использованию обратной связи по

ЭДС двигателя выполняется с сохранением статических характеристик си стемы, связывающих угловые скорости н напряжение задания.

Для этого необходимо установить коэффициент передачи тахометрического моста от ЭДС двигателя к напряжению обратной связи равным коъффициенту передачи от ЭДС двигателя к напряжению тахогенератора 0 в системе с тахогенератором.

При этом быстродействие и стати10 ческая точность регулирования системы с обратной связью по ЭДС несколько меньше, чем у системы с обратной связью по скорости, что можно допус-, тить на время резервирования, 1