Устройство для защиты от изменения заданной скорости вращения электропривода постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах постоянного тока с неизменным потоком возбуждения электродвигателя. Цель изобретения - повьшение надежности устрой-. ства путем обеспечения контроля исправности цепей обратной связи, обеспечения сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения электропривода при отказе обеих цепей. Устройство обеспечивает работу электропривода с обратной связью от тахогенератора 5 и с резервной обратной . связью от датчика 6 ЭДС электродвигателя 3. При включении ключа 14 выбора режима электропривод работает ; с обратной связью от датчика 6 ЭДС электродвигателя 3 и с резервной обратной связью от тахогенератора 5. При выходе из строя выбранной основной цепи обратной связи привод переключается на резервную обратную связь, При выходе из строя резервной цепи I обратной связи привод продолжает ра-

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3981622/24-07

{22) 29.11.85 (46) 29.02.88. Бюл. S 8 (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.С. Бурок (53) 621. 316. 925 (088. 8) (56) Фишбейн В. Г. Расчет систем подчиненного регулирования вентильного

:электропривода постоянного тока. М.:

Энергия, 1972, с. 32, 67.

Авторское свидетельство СССР

У 1179474, кл. Н 02 Н 7/093, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ЗАДАННОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

ЗЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах постоянного тока с неизменным потоком возбуж„„SU„„1377957 A 1

Ьд 4 Н 02 Н 7/093, Н 02 Р 5/16 дения электродвигателя. Цель изобретения — повышение надежности устрой-.. ства путем обеспечения контроля ис- правности цепей обратной связи, обеспечения сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения электропривода при отказе обеих цепей. Устройство обеспечивает работу электропривода с обратной связью от тахогенератора 5 и с резервной обратной . связью от датчика 6 ЭДС электродвигателя 3. При включении ключа 14 выбора режима электропривод работает с обратной связью от датчика 6 ЭДС электродвигателя 3 и с резервной обратной связью от тахогенератора 5.

При выходе из строя выбранной основ- Е ной цепи обратной связи привод переключается на резервную обратную связь.

При выходе из строя резервной цепи ,,обратной связи привод продолжает ра1377957 боту с основной цепью обратной связи

) при этом в блоке 26 сигнализации формируется сигнал неисправности резервной цепи. При выходе из строя основI

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах постоянного тока с неизменным потоком возбуждения электродвигателя.

Цель изобретения - повьппение надежности устройства путем обеспечения контроля исправности цепей обратной связи; обеспечение сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения электропривода при отказе обеих цепей.

>.

На чертеже представлена схема устройства. 15

Устройство для защиты от изменения заданной скорости вращения электропривода постоянного тока, включаю щего в себя блок 1 регулирования скорости вращения, управляющим входом связанный с выходом блока 2 управления, а выводами постоянного тока подключаемый к якорной цепи электродвигателя 3 привода с постоянным потоком возбуждения, содержит сумма- 25 тор 4, прямым входом подключаемай к выходу блока 2 управления, а выходом — к управляющему входу блока 1 регулирования скорости вращения, тахогенератор 5, входным валом механи- 30 чески связанный с валом электродвигателя 3 привода, датчик 6 ЭДС электродвигателя 3, измерительными входами подключаемый к якорной цепи электродвигателя 3 привода, блок 7 опор ных напряжений, две параллельные це,почки 8 и 9, каждая из которых включает в себя по блоку 10 выделения модуля сигнала, компаратору 11, эле. менту ЗАПРЕТ 12 и первому ключу 13 40 и ключ 14 выбора режима с противопо-: ложно действующими замыкающим и размыкающим контактами. В.каждой цепочке 8 и 9 выход блока 10 выделения модуля сигнала подключен к первому входу компаратора 11, второй вход котоной цепи обратной связи при неисправной резервной в блоке 26 сигнализации формируется сигнал на отключение привода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. рого подключен к выходу блока 7 опорных напряжений, а выход элемента

ЗАПРЕТ 12 — к управляющему входу первого ключа 13, выход коммутируемой цепи которого подключается к инверсному входу сумматора 4. Вход коммутируемой цепи первого ключа 13 первой цепочки 8 подключается к выходу тахогенератора 5, а вход коммутируемой цепи первого ключа 13 второй цепочки 9 — к выходу датчика 6 ЭДС электродвигателя. Прямой и запрещающий входы элемента ЗАПРЕТ 12 первой цепочки 8 через противоположно действующие контакты ключа 14 выбора режима соединены соответственно с запрещающим .и прямым входами элемента

ЗАПРЕТ 12 второй цепочки 9. В каждой цепочке 8 и 9 имеются второй ключ 15, интегратор 16, трехвходовой элемент

И 17, триггер 18 с нулевым и единичным входами и единичным выходом.

Кроме того, в устройстве имеются датчик 19 положения вала электродвигателя 3, ждущий мультивибратор 20, третий элемент ЗАПРЕТ 21, третий триггер 22 с нулевым и единичным входами и единичным выходом, формирователь 23 одиночного импульса установки триггеров 18 и 22 в исходное состояние, двухвходовый элемент ИЛИ

24 и кнопка 25 с замыкающим контактом установки исходного состояния триггеров 18 и 22. В каждой цепочке

8 и 9 коммутируемой цепи второго ключа 15 соединен с входом установки начального напряжения интегратора

1&, выход которого соединен с входам блока 10 выделения модуля сигнала, выход компаратора 11 соединен с пер-. вым входом трехвходового элемента

И 17, выходом подключенного к нулевому входу триггера 18, единичный вы ход которого подключен к прямому входу элемента ЗАПРЕТ 12. Управляющий вход интегратора 16 первой цепочки

1377957

8 соединяется с выходом тахогекератора 5, а управляющий вход интегратора 16 второй цепочки 9 — с выходом датчика 6 ЭДС электродвигателя. Выход датчика 19 положения вала элект5 родвигателя соединен с входом ждущеro мультивибратора 20 и с прямым входом третьего элемента ЗАПРЕТ 21, запрещающий вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора 20 и с вторыми входами трехвходовых элементов И 17 первой 8 и второй 9 цепочек, а выход третьего элемента ЗАПРЕТ

21 соединен с единичным входом треть- 15 его триггера 22, выходом подключенного к третьим входам трехвходовых элементов И 17 первой 8 и второй 9 цепочек, и с управляющими входами вторых ключей этих цепочек. Входы коммутируемых цепей вторых ключей 15 подключаются к задатчику начальных напряжений интеграторов 16, вход формирователя 23 одиночного импульса подключен к выходу блока 7 опорных напряжений, а выход — к первому входу элемента ИЛИ 24, второй вход которо-, го через замыкающий контакт кнопки

25 соединен с выходом блока 7 опорных напряжений. Выход элемента ИЛИ 24 подключен к единичным входам триггеров 18 первой 8 и второй 9 цепочек и к нулевому входу третьего триггера

22. Блок сигнализации 26 содержит двухвходовый элемент И 27, четвертый и пятый элементы ЗАПРЕТ 28 и 29 и 35 двухвходовый элемент И 30 с инвертирующими входами. Первый вход двухвходового элемента И 27, запрещающий вход четвертого элемента ЗАПРЕТ 28, прямой вход пятого элемента ЗАПРЕТ 40

29 и первый вход двухвходового элемента И 30 с инвертирующими входами подключены к единичному выходу триггера 18 первой цепочки 8, а вторые входы элементов 27-30 подключены

45 к единичному выходу триггера 18 второй цепочки 9, Выходы элементов 2730 соединены с приборами сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения привода.

Коэффициенты передачи тахогене ратора 5 и датчика ЭДС 6 выбираются одинаковыми, что обеспечивает при од,ной и той же скорости вращения двигателя равенство напряжений на выходах тахогенератора 5 и датчика 6 ЭДС.

Датчик 19 положения вала электродвигателя формирует на выходе высокий уровень сигнала в течение фиксированной части каждого оборота двигателя причем суммарная длительность импульса на выходе мультивибратора 20 и времени установки начального напряжения на интеграторах 16 цепочек 8 и 9 должна быть не более длительности импульса высокого уровня на выходе датчика 19 при максимальной скорости вращения электродвигателя. Зона нечувствительности компараторов 11 цепочек 8 и 9 выбирается так, чтобы низкие уровни на их выходах удерживались с учетом возможных рабочих отклонений положения датчика 19 и нелинейностей характеристик тахогенератора 5 и датчика 6 ЭДС электродвигателя °

Устройство работает следующим образом.

Включение устройства осуществляется путем подачи напряжения питания на все его элементы одновременно с командой на пуск двигателя. На выходе блока 7 опорных напряжений появляется опорное напряжение, воздействую-, щее на вход формирователя 23 одиночного импульса, что приводит к формированию импульса на выходе формирователя 23. Этот импульс, пройдя через элемент ИЛИ 24, установит в единичное состояние триггеры 18 цепочек 8 и 9 и в нулевое состояние триггер 22.

Единичные сигналы на выходах элементов И 17 при включении устройства не появляются, независимо от положения вала электродвигателя. При выключенном ключе 14 его размыкающий контакт передает единичный сигнал с выхода триггера 18 первой цепочки 8 на saпрещающий вход элемента ЗАПРЕТ. 12 второй цепочки 9 ° Сигнал на управляющем входе первого ключа 13 второй цепочки 9 имеет нулевое значение, этот ключ разомкнут, и выход датчика 6 ЭДС электродвигателя отключен от инверсного входа сумматора 4. Сигнал на запрещающем входе элемента

ЗАПРЕТ 12 цепочки 8 имеет нулевое значение, единичный сигнал с выхода триггера 18 цепочки 8 поступает на управляющий вход ключа 13 цепочки 8,, к инверсному входу сумматора 4 подключен выход тахогенератора 5. В таком состоянии электропривод готов к работе с обратной связью от тахогенератора, имея в резерве обратную связь по ЭДС двигателя. При включении клю1377957 ча 14 состояние элементов ЗАПРЕТ 12 и ключей 13 цепочек 8 и 9 изменится на противоположное, и к инверсному входу сумматора 4 подключится выход датчика 6 ЭДС двигателя. Электропривод готов к работе с обратной связью. от датчика 6 ЭДС, имея в резерве обратную связь от тахогенератора 5.

Очередность включения питания и выбор10 режима работы произвольная. При пуске привода с обратной связью от тахогенератора 5, когда тахогенератор 5 и датчик 6 ЭДС двигателя исправны, двигатель 3 начинает вращаться, при этом формируются напряжения U тахогенератора 5 на управляющем входе интегратора 16 цепочки 8 и U< датчика

6 ЭДС двигателя на управляющем входе интегратора 16 цепочки 9. Эти напря- 20 жения интегрируются, и на выходах блоков 10 цепочек 8 и 9 формируются соответственно напряжения U =

= lC f U,dt l x U„, = (C J U

С вЂ” постоянная, учитывающая коэффици-25 енты передачи интеграторов 16 и блоков 10, равные в некотором масштабе угловому пути, пройденному валом двигателя за интервал времени между двумя последовательными импульсами датчика 19. Когда сформируется импульс на выходе датчика 19, напряжения Б„ и U „ Hbi H n eHH Uo блока 7 опорных напряжений, в силу чего сигналы на выходах компараторов

11 и первых входах элементов И 17

35 цепочек 8 и 9 имеют нулевые значения.

Импульс опроса, сформированный мультивибратором 20 по импульсу датчика

19 на вторых входах элементов И 17 40 цепочек 8 и 9, не приведет к форми- рованию напряжений на выходах этих элементов. Состояние триггеров 18 не изменится. С окончанием импульса опроса снимется запрет на третьем элементе ЗАПРЕТ 21, и на его выходе появится единичный сигнал, который в течение времени поворота вала двигателя 3 на угол „..воздействует на управляющие входы ключей 15 цепочек

8 и 9 и на единичный вход триггера

22. Открываются ключи 15, производят установку на интеграторах 16 нулевых выходных напряжений. Триггер 22. устанавливается B единичное состояние, появившийся при этом сигнал высокого уровня на его выходе воздействует на третьи входы элементов И 17 цепочек 8 и 9, разрешая работу привода. Если выйдет из строя резервный датчик 6 ЭДС двигателя, то к моменту опроса напряжение U „ на выходе блока 10 цепочки 9 не будет равно опорному 0, и напряжение на выходе компаратора 11 этой цепочки будет иметь высокий единичный уровень. На выходе элемента И 17 при опросе появится единичный сигнал, который установит три1"гер 18 цепочки 9 в нулевое состояние. Привод будет продолжать работу с исправным тахогенератором.

На выходе элемента И 27 блока 26 сигнализации исчезнет единичный сигнал, свидетельствующий об исправности обеих цепей обратной связи, а на выходе элемента ЗАПРЕТ 29 появится единичный сигнал, свидетельствующий о работе тахогенератора 5 в цепи обратной связи без резерва. Отказ тахогенератора 5 при отсутствии резерва приведет к тому, что в момент опроса на выходе компаратора 11 цепочки 8 сформируется единичный сигнал, который установит триггер 18 этой цепочки в нулевое состояние. Исчезнет единичный сигнал на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 цепочки 8, разомкнется ключ 13 этой цепочки, отключив тахогенератор 5 от инверсного входа сумматора 4. На обоих входах элемента И 30 сформируются сигналы нулевого уровня, à Hà его выходе появится единичный сигнал, свидетельствующий о неисправности обеих цепей обратной связи. Этот сигнал используется для аварийного отключения привода. На выходах и элементов ЗАПРЕТ 28 и 29 сформируются сигналы нулевого уровня.

Если при выходе иэ строя тахогенератора 5 резервная цепь обратной связи (датчик ЭДС 6) исправна, то описанный сброс триггера 18 цепочки 8 в нулевое. состояние произойдет при высоком уровне сигнала на выходе триггера 18 цепочки 9 и описанное отключение тахогенератора 5 от инверс-, ного входа сумматора 4 произойдет одновременно с подключением выхода резервного датчика 6 ЭДС к инверсно-, му входу сумматора 4, Электропривод продолжит работу с резервной цепью обратной связи, на выходе элемента

И 27 блока 26 исчезнет единичный сигнал, свидетельствовавший об исправности обеих цепей обратной связи, а на выходе элемента ЗАПРЕТ 28 появится единичный сигнал, свидетель1377957 ствующий о работе в цепи обратной связи датчика 6 ЭДС без резерва.

Отказ датчика 6 ЭДС при отсутствии резерва приведет к тому, что на выходе компаратора 11 цепочки 9 сформируется единичный сигнал, и произойдет сброс триггера 18 этой цепочки в нулевое состояние. Исчезнет единичный сигнал на выходе элемента

ЗАПРЕТ 12 цепочки 9. Разомкнется; ключ 13 цепочки 9. Привод отключится

Формула изобретения

1. Устройство для защиты от изменения заданной скорости вращения электронривода постоянного тока, 40 включающего в себя блок регулирования скорости вращения, управляющим вхо-., дом связанный с выходом блока управления, а выводами постоянного тока подключаемый к якорной цепи элект- 45 родвигателя привода, выполненного с постоянным потоком возбуждения, содержащее сумматор, имеющий прямой вход для подключения к выходу блока управления и выход для подключения к управляющему входу блока регулирования скорости вращения, тахогенератор с входньпч валом для механического соединения с валом электродвигателя привода, датчик ЭДС электродвигателя с измерительными входами для подключения к якорной цепи электродвигателя привода, блок опорных напряжений, две параллельные цепочки, по единичному сигналу на выходе элемента И 30. При включении ключа 14 привод работает с обратной связью от 15 датчика 6 ЭДС в качестве основного и с резервной обратной связью от та-.. хогенератора 5, при этом работа уст. ройства осуществляется аналогично описанному. 20

Замыканием кнопки 25 можно отключить устройство защиты при сохранении вращения электропривода, что может потребоваться при наладочных и ремонтных работах на действующем 25 электроприводе.

Положительный эффект изобретения заключается в повышении надежности устройства путем обеспечения контроля исправности цепей обратных. связей, 30 а также в обеспечении сигнализации состояния этих цепей и отключения электропривода при отказе обеих цепей обратной связи. каждая из которых включает в себя по блоку выделения модуля сигнала, компаратору, элементу ЗАПРЕТ и первому ключу, и ключ выбора режима с противоположно действующими замыкающим . и размыкающим контактами, причем в каждой цепочке выход блока выделения модуля сигнала подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока опорных напряжений, а выход элемента ЗАПРЕТ вЂ” к управляющему входу первого ключа, выход коммутируемой .цепи которого имеет вывод для подключения к инверсному входу сумматора, при этом вход коммутируемой цепи первого ключа первой цепочки имеет ! вывод для подключения к выходу тахогенератора, а вход коммутируемой цепи первого ключа второй цепочки имеет вывод для подключения к выходу датчика ЭДС электродвигателя, прямой и запрещающий входы элемента ЗАПРЕТ первой цепочки через противоположно действующие контакты ключа выбора режима соединены соответственно с запрещающим и прямым входами элемента

ЗАПРЕТ второй цепочки, о т л и ч аю щ е е .с я тем, что, с целью повышения надежности устройства путем обеспечения контроля исправности цепей обратной связи, в каждую вышеупомянутую цепочку введены второй ключ, интегратор, трехвходовый элемент И, триггер с нулевым и единичным входами и единичным выходом, кроме того, в устройство введены датчик положения вала электродвигателя, ждущий мультивибратор, третий элемент ЗАПРЕТ третий триггер с нулевым и единичным входами и единичным выходом, формирователь одиночного импульса установки триггеров в исходное состоя. ние, двухвходовый элемент ИЛИ и кнопка с замыкающим контактом установки исходного состояния триггеров, причем в каждой вышеупомянутой цепочке выход коммутируемой цепи второго клю" ча соединен с входом установки начального напряжения интегратора, выход которого соединен с входом блока выделения модуля сигнала, выход компарйтора соединен с первым входом трехвходбвого элемента И, выходом подключенного к нулевому входу триггера, единичный выход которого подключен к прямому входу элемента ЗАПРЕТ, управляющий вход интегратора

1377957

Составитель О. Орлов

Редактор И. Сегляник Техред Л.Олийнык

Корректор С. Шекмар

Заказ 883/51 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первой цепочки имеет вывод для под1 ключения к выходу тахогенератора, а управляющий вход интегратора второй цепочки имеет вывод для подключения к выходу датчика ЭДС электродвигателя, выход датчика положения вала электродвигателя соединен с входом ждущего мультивибратора и с прямым входом третьего элемента ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора и с вторыми входами трехвходовых элементов И первой и второй цепочек, а выход третьего элемента ЗАПРЕТ соединен с единичным входом третьего триггера, выходом подключенного к третьим входам трехвходовых элементов

И первой И второй цепочек, и с управляющими входами вторых ключей этих 20 цепочек, при этом входы коммутируемых цепей вторых ключей имеют выводы для подключения к задатчику начальных напряжений интеграторов, вход формирователя одиночного импульса я5 подключен к выходу блока опорных нап- ряжений, а выход — к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого через замыканиций контакт кнопки соединен с выходом блока опорных напряжений, а выход элемента ИЛИ подключен к единичным входам триггеров первой и второй цепочек и к нулевому входу третьего триггера.

2. Устройство по п. 1, о т л йч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения электропривода при отказе обеих цепей, в него введен блок сигнализаций, состоящий из двухвходового элемента

И, четвертого и пятого элементов ЗАПРЕТ и двухвходового элемента И с инвертирующими входами, причем первый вход двухвходового элемента И, запрещающий вход четвертого элемента ЗАПРЕТ, прямой вход пятого элемента

ЗАПРЕТ и первый вход двухвходового элемента И с инвертирующими входами подключены к выходу триггера первой цепочки, вторые входы этих элементов подключены к выходу триггера второй цепочки, а выходы этих элементов имеют выводы для соединения с приборами сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения привода.