Электропривод постоянного тока

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3771345/24-07 (22) 22.05.84 (46) 07.01.86. Бюл. К 1 (71) Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (72) Г. В. Николаенко, А. Б. Гудзенко, М. И. Сучилин и А. И. Калюжный (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1073867, кл. Н 02 P 5/06, 10.05.83, Авторское свидетельство СССР Х 1117808, кл. Н 02 P 5/06, 13.12.83, (54) (57) 1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

ТОКА, содержащий электродвигатель и последовательно соединенные источник задания, узел сравнения, широтно-импульсный преобразователь, один иэ выходов которого соединен с якорем электродвигателя, а другой — с первым входом узла контроля параметров электродвигателя, тахогенератор, выход которого соединен с вторым входом узла сравнения и вторым входом узла контроля параметров электродвигателя, исполнительный элемент с памятью, силовой выход которого соединен с якорем электродвигателя, .отличающийся тем,что,сцелью повышения надежности, в него введены узел контроля параметров сети, узел задержки переднего фронта импульса, один трехвходовой и два двухвходовых узла совпадения, два интегратора, два узла задержки и узел контроля напряжения источника питания, причем. выход узла контроля параметров сети соединен с входом узла задержки переднего фронта импульса, входы первого узла совпадения соединены с выходами узла контроля параметров сети, узла контроля параметров электродвигателя и первого инвертора, а выход — с первым входом второго узла совпадения и входом второго инвертора, выход узла задержки переднего фронта импульса соединен с входом первого узла задерж„„SU„, 1203679 А ки и с вторым входом вторОго узла совпадения, выход которого соединен с блокирующим входом широтно-импульсного преобразователя, входы третьего узла совпадения соединены с выходами первого узла задержки и второго инвертора, а выход — через последовательно соединенные второй узел задержки и узел контроля напряжения источника питания — к входу исполнительного элемента с памятью, управляющий выход исполнительного элемента с памятью соединен с входами источника задания и первого ннвертора

2. Электропривод по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что узел контроля напряжения источника питания управления составлен из трех резисторов и транзистора и . выполнен в виде усилительного каскада по схеме с общим эмиттером, дричем первый и второй резисторы подсоединены первыми зажимами к базе транзистора и являются входом узла, а другими зажимами — соответствен- Я но к положительному и отрицательному полюсам источника питания, третий резистор в цепи коллектора соединен с положительным полюсом питания, а эмиттер траизистора соединен с общей шиной.

3. Электропривод по и. 1, отличающийся тем, что исполнительный элемент с памятью содержит транзистор, диод, три ре. ч зистора, конденсатор и тиристорный элемент, I причем анод диода и зажим первого резистора соединены с положительным полюсом источника питания, катод диода — с эмиттером транзистора и одной из обкладок кон- Э денсатора, второй зажим первого резистора соединен с базой транзистора, коллектор транзистора через второй резистор и вход тиристорного элемента соединен с второй обкладкой конденсатора и обшей шиной, а в силовой выход тиристорного элемента включен третий резистор.

1203679

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в широкорегулируемых и следящих электроприводах постоянного тока, используемых в механизмах подач металлорежущих станков и прессов, роботах, манипуляторах.

Цель изобретения — повышение надежности.

Иа фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 — схема узла контроля напряжения источника питания; на фиг. 3— 10 схема исполнительного элемента с памятью.

Эт1ектропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1 и последовательно соединеннв е источник 2 задания, узел 3 срав "ения, широтно-импульсный преобразователь 4, ин I5 из выходов которого соединен с якорем электродвигателя 1, а второй — с входом узла

5 контроля параметров электродвигателя 1, тахогенератором 6, выход которого соединен с вторым входом узла 3 сравнения и вторым 20 входом узла 5 контроля параметров электродвигателя 1, исполнительный элемент 7 с памятью, силовой выход которого соединен с якорем электродвигателя 1, узел 8 контроля параметров сети, выход которого соединен с 25 входом узла 9 задержки переднего фронта импульса, один трехвходовой 10 и два двухвходовых узла 11 и 12 совпадения, два инвертора 13 и 14, два узла 15 и 16 задержки и узел 17 контроля напряжения источника питания, причем входы первого узла 10 совпадения соединены с выходами узла 8 контроля параметров сети, узла 5 контроля параметров электродвигателя 1 и первого инвертора

13, а выход - с первым входом второго узла 11 совпадения и входом второго инвертора 14, выход узла 9 задержки переднего фронта импульса соединен с входом первого узла 15 задержки и с вторым входом второго узла 11 совпадения, выход которого соединен с блокирующим входом широтноимпульсного преобразователя 4, входы тре fbGI о узла 12 совпадения соединены с BhIx0дами первого узла 15 задержки и второго инвертора 14, а выход — через посг:.едовательно соединенные второй узел 16 задержки и узел 17 контроля напряжения источника питания — к входу исполнительного элемента 7 с памятью, управляющий выход исполнительного элемента 7 с памятью соединен

50 с входами источника 2 задания и первого .инвертора 13.

Узел 17 контроля напряжения источника питания (фиг. 2) состоит их трех резисторов

18 — 20 и транзистора 21 и выполнен в виде 55 усилительного каскада по схеме с общим эмиттером, причем первый и второй резисторы 18 и 19 подсоединены первыми зажимами к базе транзистора 21 и являются входом узла 17, а другими зажимами — соответствен но к положительному и отрицательному полюсам исто яика питания, резистор 20 в цепи коллектора соединен с положительны;1 полюсом источника питания, а эмиттер транзистора 21 соединен с общей шиной исто ника питания.

Исполнительный элемент 7 с памятью (фиг. 3) содержит транзистор 22, диод 23, три резистора 24 — 26, конденсатор 27 и тиристорный элемент 28„причем анод диода 23 и зажим первого резистора 24 соединены с положительным полюсом источника пигания, катод диода 23 — с эмиттером и одной из обкладок конденсатора 27, второй зажим первого резистора 24 соединен с базой транзистора 22, коллектор транзистора 22 через второй резистор 25 и вход тиристорного элемента 28 соединен с второй обкладкой конденсатора 27 и общей шиной„а в силоВОЙ выход тиристорного элемента 28 включен резистор 26.

Электропривод работает следующим образом.

При включении сети и ненулевом сигнале задания узел 3 сравнения выдает сигнал рассогласования, так как электродвигатель 1 заторможен и напряжение тахогенератора 6 равно нули, Однако широтно-импульсный преобразователь 4 заперт нулевым сигналом с узла 9 задержки переднего фронта, поступающего через узел 11 совпадения. При этом независимо от полярности сигнала, поступающего с узла 5 контроля параметров электродвигателя I (a он в этом случае выдает сигнал несоответствия скорости электродвигателя 1 сигналу задания, т. е. нуль), на выходе узла 12 совпадения — логический нуль, который инвертируется узлом 17 контроля напряжения источника питания управления и, поступая на исполнительный элемент 7 с памятью, "держит" коммутируиший элемент (например, тиристор) в запертом состоянии.

Пс окончании переходных процессов г,электроприводе узел 9 задержки переднего фронта выдает логическую единицу. на входе узла 11 совпадения — тоже нуль, широтноимпульсный преобразователь 4 заперт, электродвигатель 1 заторможен. Таким образом, лри использовании узла 5 контроля параметров электродвигателя 1 и ненулевом сигнале

»agaHHH запустить злектропривод невозможно.

Аналогичньп режим в электроприводе бу дет существовать, если при включении сети нарушена логика работы широтно-импульсного прео бра зов а геля 4.

1203679

Если при включении электропривода сигнал источника 2 задания равен нулю, то как в начале, так и после окончания переходных процессов в электроприводе, вызванных включением, сигнал на выходе узла .5 5 контроля парамегров электродвигателя 1 равен логической единице (при условии, что логика работы преобразователя 4 не нарушена), А так как сигнал на выходе инвертора 13 соответствуег логической единице, то узлы 10 и !О

11 совладения также выдают единицу и широтно -импульсный преобразователь 4 отпирается и гогов к работе. В этот момент времени коммутирующий элемент (например, тиристор) исполнительного элемента 7 с па- !5 мятью закрыт (якорь электродвигателя 1незашунтирован), так как на выходе узла

12 совпадения и узла 16 задержки логический нуль, а на выходе узла 17 контроля напряжения источника питания управления — логи- 20 ческая единица.

При поступлении сигнала задания с исгочника

2 задания электропривод переходит в режим слежения по скорости (двигательный режим), характеризующийся выделением сигнала рас- 25 согласования между сигналом источника 2 задания и сигналом тахогенератора 6. Тем самым происходит автомагическая регулировка скорости электродвигателя.

При выключении сети в режиме слежения по 30 скорости происходит следующее. Узел 17 контроля напряжения источника питания управления фиксирует понижение напряжения источника питания схемы управления и выдает логический нуль на исполнительный элемент

7 с памятью, который открывается и шунти35 рует якорную обмотку электродвигателя 1, производя тем самым динамическое тормОжение.

Если в режиме слежения произошло измене40 ние параметров питающей среды (понижение напряжения и т. д.), то узел 8 контроля параметров сети выдает логический нуль, который сразу отрабатывается узлом 9 задержки переднего фронта, узлом 11 совпадения, и запирает широтно-импульсный преоб45 разователь 4. При этом узел 5 контроля параметров электродвигателя 1 фиксирует нарушение логики рабо гы широтно-импульсного преобразователя 4 и выдает логический нуль, который передается узлом 10 совпадения инвертируется инвертором 14, и, поступая на узел 12 совпадения, отпирает его. Далее эта команда проходит через узел 16 задержки, инвертируегся узлом 17 контроля напряжения источника питания управления и производиг отпирание исполнительного элемента

7 с памятью, который производит шунтирование якорной обмотки и динамическое торможение электродвигателя 1, Время открытого состояния . исполнительного элемента длится период времени, пока логический нуль через узел !5 задержки не пройдет на узел 12 совпадения. Эго время выбирается в пределах or 25 до 30 мс. Этого времени вполне досгагочно для "поджигайия" тиристорного элемента 28 в исполнительном элементе 7 с памятью. Далее тиристорный элемент 28 работает самостоятельно, пока не закончится ток в якорной обмотке электродвигателя 1.

Одновременно с включением исполнительного элемента 7 с памятью, который выдает при включении логическую единицу на управляющем выходе происходит остановка

7 программы источника задания Е, если в качестве источника задания используется, например, система ЧПУ, и запирание узла 10 совпадения через инвертор 13. Далее широтно-импульсный преобразователь 4 запирается, узел 5 контроля параметров электродвигателя

1 выдает логический нуль, и запустить электродвигатель 1 теперь можно лишь в том случае, если выключить сеть и устранить неисправность.

Если в режиме слежения по скорости происходит неисправность в широтно-импульсном преобразователе 4, обрывается цепь тахогенератора 6 или возникает любой другой режим, при котором выходные параметры электродвигателя 1 не соответствуют управляющему сигналу, то срабатывает узел 5 контроля параметров электродвигателя 1, затем происходит запирание широтно-импульсного преобразователя 4 и через время, определяемое узлом 16 задержки, происходит динамическое торможение системы контроля электропривода точно так же, как при изменении параметров питающей сети.

Если в режиме слежения по скорости происходит исчезновение напряжения источника питания системы управления, то узел 17 контроля напряжения источника питания выдает команду на запирачие элекгропривода через исполнительный элемент 7 с памятью. При этом происходит остановка программы источника 2 задания (если в качестве источника задания используется система ЧПУ) или просто отключается сигнал задания

> при применении других источников.

Узел 17 контроля напряжения источника питания работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе узла 17 логическая единица, т. е. транзистор 21 закрыт смещением ло базе . При поступлении на его вход логической единицы транзистор

21 открывается и выходной сигнал узла 17 становится равным нулю, открывая тем самым исполнительный элемент 7 с памя гью.

1203679 6 через резистор 26. Если тиристорный элеменг

28 содержит два тирисгора, силовые элекгроды которых включены встречно-параллельно, то

"зажигается" roI из них, когорый обеспечивает прохождение якорного тока электр .,;вигателя 1,. вызванного действием противоэлектродвижущей силы, в прямом направлении.

Ilp;-, исчезновении положительного напряжения источника питания диод 23 закрывается, а транзистор 22 открывается под действием команды„поступающей с узла 17 контроля напряжения источника, и конденсатор 2/ разряжается по цепи транзисторного элемента 28. Работа остальных элементов узла аналогична описанной выше. вх вь» R IB R l9 R

При исчезновении отрицательного напряжения источника питания (например, из-за закорачивания) напряжение на базе транзистора -Е

21 станет равным — из-за того, что но2 миналы 18 и 19 примерно одинаковы, поэтому транзистор 21 откроется и напряжение на выходе узла станет равным нулю.

При исчезновении положительного напряжения источника напряжение на выходе узла равно отношению где вы — напряжение на выходе узла;

15 — входное сопротивление испол тельного элемента 7 с памятью.

В любом из приведенных случаев напряжение на выходе узла 17 „контроля напряжения источника приближено к нулю, что вызы, вает срабатывание исполнительного элемента 7

20 с памятью.

Исполнительный элемент 7 с памятью работает следующим образом. В исходном состоянии транзистор 22 закрыт базовым смещени7$ ем, обеспечиваемым резистором 24 и диодом

23. Конденсатор 27 заряжен до напряжения

+ Е, ток по цепи диод 23 — транзистор 22— резистор 25 — управляющие электроды тиристорного элемента 28 не течет. Поэтому тиpBcTopHbtH элемент 28 закрыт и шунтирование якоря не происходит. При поступлении на вход исполнительного элемента 7 с памятью логического нуля с узла 17 контроля напряжения источника транзистор 22 открь .вается и открывает тиристорный элемент 28, закора-, 35 чивая тем самым якорь электродвигателя 1

При исчезновении отрицательного налрчжения источника работа исполнительного элемента 7 с памятью происходит так же,, как при поступлении команды HB отпирание с узла 17 контроля напряжения источника.

Таким образом, предлагаемый электропривод обеспечивает повышение надежности в аварийных режимах работы, вызванных неисправностью шире гно-импульсного преобразователя, несоответствием выходных параметрон эл ек тродвигателя уп равляющему сигналу, либо при выходе из строя источника питания схемьi управления, производит сначала запирание широтно-импульсного преобразователя, предохраняя or выгорания силовые элементы,, а за ем динамическое торможение электродвигателя. Кроме гого элекгропривод производиг аварийное торможение электродвигателя при изменении параметров питающей сети и при выключении питающей сети. (1() () 1203679

Составитель М. Кряхтунова

Техред З.Палий

Редактор Н, Тупица

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 8429/60

Тираж 645

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