Электропривод постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты вращения

 

Изобретение относится к приводам, в которых сигнал, пропорциональный скорости вращения двигателя, получается в форме напряжения датчика тахогенератора или в форме напряжения на выходе датчика ЭДС, выполненного по схеме тахометрического моста. Цель изобретения - повышение надежности работы. Поставленная цель достигается за счет прямого сравнения сигналов обратной связи по скорости и ЭДС двигателя и бесконтактного переключения на сигнал обратной связи большего уровня. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННт СССР

1 (21) 4294511/24-07 (22) 07 ° 08. 87 (46) 30.06,90..Бюл. ¹ 24 (71) Новочеркасский политехнический институт им, Серго Орджоникидзе (72) В ° С.Бурок и С,Е,Касаркин (53) 621.316,925(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1377957, кл. Н 02 H 7/093, 1985.

Авторское -свидетельство СССР № 273325, кл, Н 02 Н 7/093, 1969 °

Изобретение относится к электроприводам, в которых сигнал, пропорциональный скорости вращения двигателя, получается в форме напряжения датчика скорости, тахогенератора или в форме напряжения на выходе датчика

ЭДС двигателя с постоянным потоком возбуждения.

Цель изобретения — повышение надежности работы.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, Электропривод постоянного тока с блоком защиты от изменения вьппе заданной частоты вращения содержит блок управления 1, выход которого соединен с прямым входом сумматора 2, выход которого подключен к управляю(1) Н 02 Н 7/093, Н 02 Р 5/06

2 (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД. ПОСТОБНПОГО ТОКА

С БЛОКОМ ЗАЩИТЫ ОТ ИЗМЕНЕНИИ ВЬ(111Е

ЗАДАННОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕН1И (57) Изобретение относится к приводам, в которых сигнал, пропорциональ-ный скорости вращения двигателя, получается в форме напряжения датчика тахогенератора или в форме напряжения на выходе датчика ЭДС, выполненного по схеме тахометрического моста. Цель изобретения — повышение надежности работы, Поставленная цель достигается за счет прямого сравнения сигналов обратной связи по скорости и ЭДС двигателя и бесконтактного переключения на сигнал обратной связи большого уровня ° 1 ич . щему входу блока 3 регулирования скорости вращения, выходы постоянного тока которого и измерительные входы датчика 4 ЭДС электродвигателя привода подключены к якорной цепи электродв игателя 5 привода, выполненного с постоянным потоком возбуждения, тахогенератор 6, валом механи1 чески связанньп(с валом электродвигателя 5, и элемент 7 ПУСК, а блок защиты выполнен в виде двух блоков

8, 9 выделения модуля сигнала, выход первого из них подключен к прямому входу компаратора 10, последовательно соединенных первого формирова— .теля 11 одиночного импульса и элемента ИЛИ 12,, RS-триггера.13, элемента

И 14, блока 15 питания, блока 16 сигнализации и блока 17 отключения °

1575261

В блок защиты введены также дополнительный блок 18 выделения большего по модулю сигнала обратной связи, три формирователя 19-21 одиночного импуль1 са, элемент НГ-И 22, элемент 23 задЕржки, при этом блок 18 выделения большего по модулю сигнала обратной связи выполнен в виде четырех диодов

24-27, анод первого диода 24 и катод четвертого диода 27 объединены и подключены к выходу датчика 4 ЭДС электродвигателя привода, анод второго 25 и катод третьего 26 диодов объединены и подключены к выходу тахогенератора 6, катоды первого диода

24 и второго диода 25 объедийены и подключены к первому инверсному входу 28 сумматора 2» а аноды третьего диода 26 и четвертого диода 27 объе- 20 динены и подключены к второму инверсному входу 29 сумматора 2, входы второго блока 9 выделения модуля сигнала и второго формирователя 19 одиночного импульса объединены и 25 подключены к выходу тахогенератора

6, входы первого блока 8 выделения модуля сигнала и третьего формирователя одиночного импульса 20 .объединены и подключены к выходу датчика

ЭДС 4 электродвигателя 5 привода, выход второго блока 9 выделения мо.дуля сигнала подключен к инверсному входу компаратора 10, выход которого соединен с входом блока 16 сигнализа- 3> ции, выходы третьего 20 и второго 19 формирователей одиночного испульса подключены к первому и второму инверсным входам элемента НЕ-И 22 соответственно, выход которого через элемент И 14 подключен к прямому входу RS-триггера 13, выход которого соединен с входом блока 17 отключения, входы первого формирователя 11 одиночного импульса и элемента 23 задержки объединены и подключены к элементу 7 ПУСК, выход элемента 23 задержки подключен к второму входу элемента И 14, выход блока 15 питания через четвертый формирователь

21 одиночного импульса подключен к второму входу элемента ИЛИ 12, выход последнего подключен к инверсному входу RS-триггера 13. У сумматора 2 обозначены первый 28 и второй 29 инверсные входы, в состав бло-. ка 16 сигнализации входят два диода

30, 31.

Э лектропривод постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты вращения работает следующим образом, Статические характеристики Пв,,х

К(V») блоков 8, 9 выделения модуля сигнала при /Пв» / 1

U»/ при /U „/ E < 1 где C — малый сигнал, соответствующий троганию двигателя.

Статические характеристики U в,ц, = — f(V4q U „) компаратора 10 имеют вид

U вы» макс пРи /Пдэ / /Uт / 6 1

0 при -E;-/V> в/-/V„ / р

Пвых,макс при /Пдв / /Птг/< E к,,, где -. — малая величина, определяемая рабочей погрешностью тахогенератора 6 и датчика 4 ЭДС .двигателя;

Я вЂ” превышает наибольшую разность сигналов датчиков при их нормальной работе;

U — ypoaeH 1 для используемых вЫ». мс кс в устройстве элементов;

U д — уровень напряжения датчика

4 ЭДС двигателя;

U †. уровень напряжения тахогенетг ратора 6 °

При подаче скачка напряжения на входы формирователей ll, 21 напряжение на их выходах изменяется по закон вы»

У

П вы» макс пР.и ь-1 1

"But» (p при где с, — длительность стартового одиночного импульса, с, Статические характеристики Uet„ = й(П „) формирователей 19, 20.имеют

0 при /V,„/ Я,;

Напряжение U,» на выходе элемента

23 временной задержки, при подаче напряжения на его вход изменяется по ону 0 при с

/ вы» Пвы» макс при где — длительность временной за2 держки, с; для надежной установки устройства в начальное и состояние необходимо с2,, Напряжение на выходе элемента 7

ПУСК равно 0 при состоянии "Стоп" системы управления приводом и равно

U зы„„,о„с при состояниях "Вперед или

It ll

Назад системы управления приводом.

Коэффициенты передачи тахогенератора

5 !

О !

20

55.Ъ

6 и датчика 4 ЭДС должны быть близкиг ми: при одной и той же скорости двигателя напряжения на выходах тахогенератора и датчика ЭДС должны быть близкими, причем напряжение резервно" го датчика обратной связи должно быть несколько (на 1-2X) ниже напряжения основного датчика обратной связи (в дальнейшем принят в качестве основного датчика обратной связи тахогенератор) °

Действие электропривода постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты вращения рассмотрено во всех возможных ситуациях: включение устройства; подача сигнала на пуск привода в направлении "Вперед" при исправных обратных связях; подача сигнала на пуск привода в направлении пНазад" при исправных обратных связях; реверс привода с исправными обратными снязями; отказ тахогенератора 6 во время работы привода "Вперед" или "Назад"; отказ датчика 4 ЭДС во время работы привода Вперед" или "Назад"; одновременный или последовательный отказ обеих обратных связей тахогенератора 6 и датчика 4 ЭДС.

Включение устройства состоит в подаче напряжения питания на все его элементы одновременно при неподвижном двигателе 5 (до включения на входах элементов 11 и 23 напряжение равно нулю),при этом на выходе блока 15 питания появляется напряжение, воздействуя на вход четвертого формирователя 21 одиночного импульса, что приводит к появлению стартового импульса на его выходе и втором входе элемента

ИЛИ 12, с выхода которого одиночный импульс поступает на инверсный вход

RS-триггера . 13, устанавливая на его выходе нулевой сигнал, чем блокируется ложное отключение привода блоком

17 отключения в начале работы устройства. Так как двигатель 5 неподвижен, то напряжения на выходах тахогенератора 6 и датчике 4 ЭДС отсутствуют, при этой причине напряжения на выходах 8, 9, 10, 19, 20 также равны нулю: единичный сигнал, появляющийся при этом на выходе элемента НЕ-И 22 и не вызывает переброса RS-триггера:

13 в единичное состояние, так как

75261 6 этот сигнал не пройдет через элемент

И 14, на втором входе которого напряжение при неподвижном приводе равно нулю, Таким образом, устройство оказывается в исходном состоянии, Блок

16 сигнализации не работает.

При подаче сигнала на пуск двигателя в направлении "Вперед" при ис-, правных обратных связях появляется сигнал на входе элемента 23 задержки и выходе формирователя 11 одиночного импульса, выходной импульс, появля о-, щийся при этом, через первый вход элемента ИЛИ 12 еще раз подтверждает нулевое состояние RS-триггера 13, а с выхода элемента 23 задержки через время с,, необходимое для трогания привода и появления сигналов на ныхо— дах тахогенератора 6 и датчика ЭДС 4 привода, импульс подается на второй вход элемента И 14, подготавливая появление единичного сигнала на выходе элемента И 14 при отказе обеих обратных связей. При пуске привода (тахогенератор 6 и датчик 4 ЭДС исправны) двигатель 5 начинает вращаться и появляются положительные напряжения с выхода тахогенератора 6 и датчика 4 ЭДС. Сигнал тахогенератора 6 подается на вход блока 9 выделения модуля сигнала скорости, а сигнал с выхода датчика

4 ЭДС подается на вход блока 8 выделения модуля сигнала ЭДС, с их ньгсодон сигналы положительной полярнос-

35 ти поступают соответственно на инверсный и прямой нходы компаратора 10 нри этом, так как обе обратные. связи исправны. выполняется условие

/UA>/ /U / 6 Я на ВыхОдя

40 компаратора 10 напряжение равно нулю и н блок 16 сигнализации через диоды

30, 31 не поступают токи, . свидетельстнующие об отказе одной из обратных связей, Так как сигналы обратной связи (от тахогенератора 6 и от датчика 4 ЭДС) оба превышают Я, то на выходах формирователей 19 и 20 будут единичные сигналы Uöö„,, и по этой причине на выходе элемента

НЕ-И 22 не появляется единичный сигнал отключения привода, Подача сигнала на пуск двигателя в направлении "Назад" при исправных обратных связях. Все элементы работают так.же, как при пуске "Вперед", .Отличие состоит в том, что при пус— ке привода двигатель начинает Вращаться в противоположном направлении и напряжения на выходе тахогенератора

1575261

6 и датчика 4 ЭДС отрицательные, Од- . нако на выходах блоков выделения модуля сигналов 8, 9 и формирователей одиночного импульса 19, 20 напряжения не зависят от полярностей и будут такими же, как и при пуске "Вперед".

Реверс привода с исправными обрат. ными связями, Напряжения тахогенератора 6 и датчика 4 ЭДС двигателя про- 10 ходят через нуль и на некоторое время на обоих входах элемента НЕ-И 22 устанавливаются нулевые уровни, а на его выходе появляется единичный сигнал, однако этот сигнал не проходит через элементы И 14 к прямому входу

RS-триггера 13, так как на втором входе элемента И 14 будет нулевой сигнал от элемента 23 задержки с длительностью задержки 1, . Сигнал отключения не появляется, отключение

I при реверсе: не происходит, Отказ тахогенератора 6 во время работы привоца "Вперед" (" Назад" ).

При отказе тахогенератора 6 сигнал Б на входах блока 9 вьделения

Ф модуля и формирователя. 19 исчезает, выполняется условие /БА /-/u,„ „/) Я на входах компаратора 10, на его выходе появляется положительное напряжение, которое через диод 31 в блоке

16 сигнализации создает сигнал об отказе тахогенератора, напряжение датчика 4 ЭДС оказывается приложенным через диод 24 и резистор к первому

35 инв ерсному входу 28 суммато ра 2. На выходе формирователя 19 и на втором входе элемента НЕ-И 22 нулевое напряжение, но так как на выходе формирователя 20 и первом входе элемента .

НЕ-И 22 единичное напряжение, сигнала на отключение привода нет, RS-триггер 13 остается в нулевом состоянии.

Привод продолжает .работу с сигналом обратной связи от датчика 4 ЭДС.

При отказе тахогенератора 6 во время работы привода "Назад" полярность, напряжения датчика 4 ЭДС двигателя отрицательная и датчик ЭДС связан через диод .27 с вторым инверсным входом 29 сумматора 2, и при противоположном направлении вращения после от-. каза тахогенератора привод продолжает работу с датчиком 4 ЭДС, а об отказе тахогенератора вьдается сигнал.

Отказ датчика 4 ЭДС во время работы привода "Вперед" (" Назад" ).

Обратная связь при этом осуществляется от тахогенератора по цепи диод 25 - первый инйерсныи вход 28 сумматора 2, На выходах блока 8 вьделения модуля и формирователя 21 напряжений не будет, разность /U /" дэ

"/u„ /(- Я, на выходе 10 появляется отрицательйое напряжение, которое через диод 30 блока 16 сигнализации создает сигнал об отказе датчика 4

ЭДС. На выходе формирователя 20 и на первом входе элемента НЕ-И 22 нулевое напряжение, но так как на выходе формирователя 19 и на втором вхо де элемента HE-И 22 единичное напряжение, то с выхода элемента НЕ-И 22 сигнала на отключение привода нет, RS-триггер 13 остается в нулевом состоянии, Привод продолжает работу с исправным тахогенератором, но уже без резерва, Если отказ датчика ЭДС 4 произойдет при вращении привода в направлении Назад", полярность напряжения тахогенератора 6 отрицательная и он связан через диод 26 с вторым инверсным входом 29 сумматора 2. В обоих направлениях вращения после отказа датчика 4 ЭДС привод продолжает рабату с тахогенератором 6, а об отказе датчика ЭДС выдается сигнал.

Одновременный или последовательный отказ обоих обратных связей (тахогенератора 6 и датчика 4 ЭДС). При этом напряжений на входах формирователей 19, 20 и на обоих входах элемента НЕ-И 22 нет, на выходе элемента НЕ-И 22 появляется единичный сигнал, которыи через первыи вход элемента И 14 устанавливает RS-триггер 13 в единичное состояние и вызывает мгновенное отключение привода и сигнал об этом (блок 17 отключения).

Изобретение позволяет повысить на-. дежность работы электропривода постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты вращения, Формула изобретения

Электропривод постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты вращения, содержащий блок управления, выход которого соединен с прямым входом сумматора, выход которого подключен к управляющему входу блока регулирования скорости вращения, выходы постоянного тока которого и измерительные входы датчика

ЭДС электродвигателя привода подключе1575261 ны к якорной цепи электродвигателя привода, выполненного с постоянным потоком возбуждения, тахогенератор, валом механически связанный с валом электродвигателя, и элемент ПУСК, а блок защиты выполнен в виде двух блоков вьщеления модуля сигнала, выход первого из них подключен к прямому входу компаратора, последовательно g соединенных первого формирователя одиночного импульса и элемента ИЛИ, RS-триггера, элемента И, блока питания, блока сигнализации и блока отключения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности оаботы, дополнительно введены блок выделения большего по модулю сигнала обратной связи, три формирователя одиночного импульса, элемент НЕ-И, элемент задержки, при этом блок вьщеления большего по модулю сигнала обратной связи выполнен в виде четырех диодов, анод первого и катод четвертого объединены и подклю- 25 чены к выходу датчика ЭДС электродвигателя привода, анод второго и катод третьего диодов объединены и подключены к выходу тахогенератора, катоды первого и второго диодов объединены и подключены к первому инверсному входу сумматора, а аноды третьего и четвертого диодов объединены и подключены к второму инверсному входу сумматора, входы второго блока выделения модуля сигнала и второго формирователя одиночного импульса объедине ны и п од ключ е ны к в ых од у та хо г е —. нератора, входы первого блока вьщеления модуля сигнала и третьего формирователя одиночного импульса объе— динены и подключены к выходу датчика

ЭДС электродвигателя привода, выход второго блока выделения модуля сигнала подключен к инверсному входу компаратора, выход которого соединен с входом блока сигнализации, выходы третьего и второго формирователей одиночного импульса подключены к пер— вому и второму инверсным входам элемента HE-И соответственно, выход которого через элемент И подключен к прямому входу RS-триггера, выход ко— торого соединен с входом блока отключения, входы первого формирователя одиночного импульса и элемента задсржки объединены и подключены к элементу ПУСК, выход элемента задержки подключен к второму входу элемента И, выход блока питания через четвертый формирователь одиночного импульса подключен к второму входу элемента

ИЛИ, выход последнего подключен к инверсному входу RS. — òðèããåðà, 1575261

Составитель Л,Воропаева

Техред И.Иоргентал Корректор С. Черни

Редактор М,Циткина

Заказ 1789 Тираж 475 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101