Вентильный электропривод

 

Использование: в электроприводах станков. Сущность: в данном устройстве обеспечивается диагностика состояния составных частей, определяется первопричина отключения электропривода. Применение данного электропривода позволяет исключить поломку инструмента и детали на станке, сократить время на наладку и эксплуатацию электропривода. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss>s Н 02 Р 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

iQ о

О (21) 4852978/07 (22) 30.07,90 (46) 07.10,92. Бюл, ¹ 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) И,И,Ушаков, А.Г,Иванов, ВЛ.Арзамасов и М.H,Àíàíüåâ (56) "Электроприводы трехфазные серии

ЭПУ1," промышленный каталог 08.41.11-85

Информэлектро, 1985, фиг. 2, Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированному электроприводу, и может быть использовано в электроприводах станков с ЧПУ и других механизмов.

Наиболее близок к предлагаемому электропривод главного движения постоянного тока серии ЭПУ1...Д, содержащий электродвигатель, управляемый по двум каналам, состоящим соответственно из последовательно соединенных задатчика скорости, регулятора скорости, якорного преобразователя, якоря электродвигателя и задатчика тока возбуждения, регулятора тока возбуждения, преобразователя возбуждения, обмотки возбуждения двигателя, также содержащий соединенные последовательно блок датчиков защит, блок триггеров, элемент ИЛИ, первый триггер, элемент выдержки времени и первый блок ключей, выходы которого соединены с блокирующими входами якорного преобразователя и преобразователя возбуждения, выход первого триггера подключен также к второму блокирующему входу якорного преобразователя и первому входу блока ИЛИ, к выходу котоЯХ, 1767679 А 1 (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Использование; в электроприводах станков. Сущность: в данном устройстве обеспечивается диагностика состояния составных частей, определяется первопричина отключения электропривода. Применение данного электропривода позволяет исключить поломку инструмента и детали на станке, сократить время на наладку и эксплуатацию электропривода. 1 ил. рого подключено реле готовности электропривода, а его второй вход соединен с выходом второго триггера и входом второго блока ключей, выходы которого соединены с блокирующими входами задатчика скорости и регулятора тока возбуждения, а вход второго триггера подкл ючен к выходу датчика максимального напряжения якоря двигателя, входящим в состав блока датчиков, при этом выходы блока триггеров и второго триггера подключе ы ко входам светодиодов блока индикаторов.

Недостатком электропривода. принятого за прототип, являются ограниченные функциональные возможности, которые обусловлены следующими обстоятэл ьствами;

1, Отсутствием в электроприводе способности определения и индикаци;; первопричины, вызвавшей отключение электропривода, что затрудняет поиск причины отказа электропривода.

2. Возможностью поломки инсгрументов станка и порчи обрабатываемол детали из-за мгновенного отключения эле <тропривода при срабатывании тепловых защит.

1767679

3. Отсутствием диагностики составных частей электропривода, Это значительно затрудняет обнаружение неисправностей и наладку при эксплуатации на заводе-изготовителе.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей электропривода за счет улучшения эксплуатационных свойств.

Сущность изобретения заключается в том, что по сравнению с другими техническими решениями данный электропривод обладает способностью определять первопричину, вызвавшую его отключение; он индицирует ее и передает в ЭВМ высшего ранга. Достигается это при помощи блока шифраторов, триггера-защелки, первого буфера и первого индикатора, причем прохождение сигналов защит мгновенного действия имеет приоритет перед прохождением сигналов тепловых защит, Кроме того, при срабатывании тепловых защит отключение электропривода происходит не мгновенно, а с задержкой, достаточной для отвода инструмента или для окончания обработки детали. Электропривод обладает также способностью опроса сигналов в контрольных точках с использованием общих цифровых индикаторов для индикации номеров защит и номеров контрольных точек, Такой набор новых возможностей электропривода значительно расширяет его функциональные возможности, улучшает его эксплуатационные свойства.

На чертеже приведена функциональная. схема предлагаемого электропривода, Электропривод содержит электродвигатель 1, задатчик 2 скорости, регулятор 3 скорости, якорный преобразователь 4, задатчик 5 тока возбуждения, регулятор 6 тока возбуждения, преобразователь 7 возбуждения, блок датчиков 8 защит, блок триггеров

9, элемент ИЛИ 10, триггер 11, элемент 12 выдержки времени, блок ключей 13, блок

ИЛ И 14, реле 15 готовности электропривода к работе, триггер 16, блок ключей 17, блок датчиков 18 тепловых защит, блок шифраторов 19, триггер-защелку 20, буффер 21, блок мультиплексоров 22, дешифратор 23, блок И

24, блок счетчиков 25, блок мультиплексоров 26, элемент ИЛИ 27, блок ИЛИ-НЕ 28, дешифратор 29, цифровой индикатор 30, выключатели 31...34, дешифратор 35, цифровой индикатор 36, блок счетчиков 37, дешифратор 38, блок коммутаторов 39, шины

ШАЕ, ШАД адреса единиц, десятков, шины

ШД1„.ШДЗ данных, шины ШК контроля, шины ШС1, ШС2 связи, Ugc, 0зт напряжения задания скорости и тока, 0С, U> — напряжения обратных связей по скорости и

55 напряжению на якоре, 4 — ток якоря двигателя, I> — сигнал обратной связи по току возбуждения, 0бл.а, 0бл,рс Обл,рте сигналы блокировки задатчика скорости, регулятора скорости и регулятора тока возбуждения, 0бл.фия, 0бл.файв — сигналы блокировки формирователей импульсов якорного преобразователя и преобразователя возбуждения,U QMa c сигнал смещения углов регулирования в амакс.

Электропривод содержит электродвигатель 1, который управляется по двум каналам, состоящим из последовательно соединенных задатчика 2 скорости, регулятора 3 скорости, якорного преобразователя

4 и задатчика 5 тока возбуждения, регулятора 6 тока возбуждения, преобразователя 7 возбуждения, выходы блока датчиков 8 защит соединены с входами блока триггеров

9, к выходам которого подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных элемента ИЛИ 10, триггера 11. элемента 12 выдержки времени и блока ключей 13, выход триггера 11 соединен также с первым блокирующим входом преобразователя 4 и первым входом блока ИЛИ 14, первый выход которого подключен к реле 15, а второй вход блока ИЛИ 14 соединен с выходом триггера 16 и входом блока ключей 17, вход триггера 16 подключен к выходу датчика максимального напряжения на якоре двигателя, входящего в состав блока датчиков 8, выходы блока триггеров 9 и триггера 16 соединены с входами высокого приоритета, а выходы блока датчиков 18 — с входами низкого приоритета блока шифраторов 19, выходы которого через триггер-защелку 20 соединены первой шиной данных с входами буфера 21 и блока мультиплексоров 22, управляющий вход буфера 21 подключен к выходу дешифратора 23, выход блока И 24 соединен с входом элемента ИЛИ 10, à его входы подключены к выходам блока датчиков 18 и первой группе выходов блока счетчиков 25, вторая группа выходов которого соединена с входами данных блока мультиплексоров 22 и входами управления блока мультиплексоров 26, входы данных которого по второй шине данных соединены с выходами блока триггеров 9, триггера 16 и блока датчиков 18, выходы блока датчиков

18 через элемент ИЛИ 27 соединены с первым управляющим входом блока счетчиков

25, второй управляющий вход которого соединен суправляющим входом блока мультиплексоров 22 и первым входом блока

ИЛИ-НЕ 28, а блокирующий вход блока счетчиков 25 подключен к выходу триггера

11, К выходам блока мультиплексоров 22

1767679 подключены последовательно соединенные зывая снижение тока возбуждения и увелидешифратор 29 и индикатор 30, управляю- чение скорости двигателя. щий вход дешифратора 29 соединен с выхо- Датчики защит электропривода раздедом блока ИЛИ-НЕ 28, первый вход лены на две группы — датчики защит мгнокоторого подключен к выключателю 31, а 5 венного действия(входят в блокдатчиков 8) второй вход соединен с выходом блока идатчикитепловыхзащит(входятвблок18), мультиплексоров 26, при этом управляю- которые отключают электропривод с задерщий вход триггера-защелки 20 соединен с жкой. вторым выходом блока ИЛИ 14, выходы бло- ., При аварии в электроприводе, приводяка ключей 13 соединены с блокирующими 10 щей к включению датчиков мгновенных завходами регулятора 3 скорости, преобразо- щит, включаются соответствующие вателя 7 возбуждения и вторым блокирую- триггеры в блоке триггеров 9, через элемент щим входом якорного преобразователя 4, а ИЛИ 10 включается суммарный триггер 11. выходы блока ключей 17 подключены к бло- Его выходной сигнал поступает на первый кирующим входам задатчика 2 скоро- 15 блокирующий вход преобразователя 4, высти и регулятора 6 тока возбуждения, зывая перевод углов регулирования в а„„, также выключатели 32...34, соединенные и спадание якорного тока I . Одновременно входами с общей шиной, выход выключате- выходной сигнал триггера 11 через блок ля32соединенсвторымвходомуправления ИЛИ 14 поступает на управляющий вход блока мультиплексоров 22 и управляющим 20 триггера-защелки 20, в который записывавходом дешифратора 35, выходы которого ется информация о номере сработавшей заподключены к входам индикатора 36, вы- щиты, поступающая на него с выходов ходы выключателей 33, 34 соединены с шифратора19. Через 20мс,отсчитываемые входами блокасчетчиков37,егосоответст- элементом 12 выдержки времени (время вующие выходы соединены с адресными 25 разряда индуктивности якорной цепи, т.е. входами блока мультиплексоров 22 и адрес- время спадания тока якоря до нуля), вклюными входами единиц блока коммутаторов чаются ключи в блоке 13, которые блокиру39, а также адресными входами дешифрато- ют регулятор 3 скорости и выдачу импульсов ров 35, 38, выходы дешифратора 38 подклю- на тиристоры в преобразователях 4, 7. чены к адресным входам десятков блока 30 Блокировка регулятора 3 скорости выкоммутаторов 39, входы коммутации ко- полняется для того, чтобы исключить перторого соединены с контрольными точками вый бросок тока при последующем электропривода, а выходы блока коммутато- включении электропривода, ров 39 и буфера 21 подключены к шинам При этом одновременно с включением

35 триггера 11 через блок 14 отключается реле

Предлагаемый электропривод работает 15, которое информирует ЭВМ высшего следующим образом. ранга (ЧПУ) об аварии в электроприводе

Регулирование скорости электродвига- (снимается сигнал готовности электропрителя 1 осуществляется изменением напря- вода к работе), По этому сигналу ЧПУ своей жения на якоре U> и тока возбуждения с 40 командой через дешифратор 23 открывает помощью преобразователей 4 и 7, На входе буфер 21 и по шине связи ШС1 получает регулятора 3 скорости сравниваются сигна- информацию о виде отказа s электроприволы задания с задатчика 2 скорости и обрат- де. ной связи по скорости U<„его выходной Одновременно с этим информация о сигнал управляет якорным преобразовате- 45 первой сработавшей защите, записанная в лем 4. На входе регулятора 6 тока возбужде- триггере-защелке 20, поступает через блок ния сравниваются сигналы задания тока с мультиплексоров 22 и дешифратор 29 на задатчика 5 тока возбуждения и обратной цифровой индикатор 30, связи по току возбуждения lE„его выходной При ряде аварий в электроприводе мосигнал управляет работой преобразователя 50 жет поочередно сработать ряд защит. и эта

7. До номинальной скорости электродвига- информация позволяет более полно протель 1 работает с постоянным моментом на анализировать состояние электропривода и валу (первая зона регулирования), а выше быстрееустранитьосновныеивторостепенноминальной скорости — с постоянством ные неисправности. Информация со всех мощности (вторая зона регулирования ско- 55 защит поступает на индикатор 30 при вклюрости). Регулирование скорости во второй чении выключателя 31, При этом запускаетзоне осуществляется в функции величины ся счетчик в блоке 25, и управляющий код с напряжения на якоре U>, т.е. при его увели- его выхода поступает на управляющие sxoчении выше заданного уровня выходной ды блока мультиплексоров 26 и вхоцы дансигнал регулятора 6 линейно снижается, вы1767679 ных блока мультиплексоров 22, который пропускает его на дешифратор 29.

Блок мультиплексоров 26 в соответствии с управляющим кодом поочередно опрашивает выходы триггеров блока 9, триггера 16 и датчиков блока 18. При нахождении сработавшего датчика или триггера выходной сигнал блока мультиплексоров 26 через блок ИЛИ-НЕ 28 поступает на управляющий вход дешифратора 29, разрешая дешифрацию управляющего кода счетчика

25, проходящего через блок мультиплексоров 22, При этом индикатор 30 поочередно индицирует номера всех сработавших защит, При выключении выключателя 31 блок мультиплексоров 22 переходит в режим трансляции кода триггера-защелки 20, счетчик блока 25 отключается, а блок ИЛИ-НЕ 28 и дешифратор 29 включены постоянно.

При аварии в электроприводе, приводящей к увеличению напряжения на якоре двигателя выше допустимой величины, срабатывает датчик максимального напряжения на якоре двигателя, расположенный в блоке датчиков 8 мгновенных защит, По его команде включается триггер 16, который через блок ИЛИ 14 отключает реле готовности электропривода 15 и запирает триггер-защелку 20, Одновременно с этим включаются ключи в блоке 17, что приводит к отключению задатчика 2 скорости и блокировке регулятора 6 тока возбуждения. При этом ток возбуждения начинает спадать до минимальной установленной величины, а регулятор 3 скорости и преобразователь 4 реверсируются, и начинается рекуперативное торможение электродвигателя 1, что снимает перенапряжение с якоря двигателя и исключает возможность пробоя его изоляции.

При длительной работе электропривода с перегрузкой нагрев его составных частей может достигать предельных значений, что приводит к ускоренному старению изоляции и разрушению составных частей электропривода. Для контроля за нагревом наиболее нагруженных частей электропривода (электродвигателя, якорного преобразователя, преобразователя возбуждения и реакторов) служат тепловые датчики, входящие в состав блока датчиков 18, При срабатывании одного из таких датчиков информация передается через блоки 19, 20, 21 в ЧПУ. Одновременно с этим запускается через элемент ИЛИ 27 счетчик в блоке 25, и через установленное время (от 10 секунд до нескольких минут) эта информация проходит через элементы 24, 10 на триггер 11, KoTophlA отключает электродвигатель 1, В

Г, 1Q

35 течение этого времени ЧПУ принимает решение и дает команду либо на отвод инструмента от обрабатываемой детали, либо на окончание обработки детали при уменьшенной нагрузке на электропривод, что предохраняет инструмент от поломки, а деталь от порчи, При срабатывании в течение этого периода одной из мгновенных защит электропривод отключается сразу, т.е. эти защиты имеют более высокий приоритет по сравнению с тепловыми защитами. Одновременно с отключением электропривода триггер 11 подает сигнал на блокирующий вход счетчика выдержки времени срабатывания TBRJIGBblx защит блока 25 и устанавливает счетчик в исходное состояние.

Для организации диагностики состояния отдельных узлов электропривода предназначен блок коммутаторов 39, который управляется следующим образом.

С помощью выключателей ЗЗ, 34 и счетчиков блока 37 набираются коды контролируемых узлов (контрольных точек электропривода). С выхода первого счетчика код поступает на адресные входы блока мультиплексоров 22 и адресные входы единиц блока коммутаторов 39, а с выхода второго .счетчика код, поступает через дешифраторы 35 и 38 соответственно на индикатор 36 и адресные входы десятков блока коммутаторов 39, При этом при включенном выключателе 32 индикатор 36 показывает число десятков, индикатор 30 — число единиц набранного номера контрольной точки, а коммутаторы блока 39 передают напряжение в этой точке на выход (на шину состояния ШС2).

Формула изобретения

1. Вентильный электропривод, содержащий электродвигатель, управляемый по двум каналам, состоящим соответственно из последовательно включенных задатчика скорости, регулятора скорости, якорного преобразователя, выход которого соединен с якорем электродвигателя и задатчика тока возбуждения, регулятора тока возбуждения, преобразователя возбуждения, выходом подключенного к обмотке возбуждения электродвигателя, также соединенные последовательно первый блок датчиков защит, блок триггеров, элемент ИЛИ. первый триггер, элемент выдержки времени и первый блок ключей, причем выход первого триггера также соединен с первым блокирующим входом якорного преобразователя и первым входом блока ИЛИ, второй вход которого соединен с входом второго блока ключей и выходом второго триггера, подключенного входом к выходу датчика макси1767679

50

55 мального напряжения на якоре двигателя первого блока датчиков, а выход блока ИЛИ соединен с реле готовности электропривода к работе, второй блок датчиков защит, выходы первого блока ключей соединены с блокирующими входами регулятора скорости, преобразователя возбуждения и вторым блокирующим входом якорного преобразователя, выходы второго блока ключей соединены с блокирующими входами задатчика скорости и регулятора тока возбуждения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет улучшения эксплуатационных свойств, дополнительно введены блок шифраторов, триггер-защелка, буфер, первый и второй дешифраторы, второй элемент ИЛИ, блок И, блок счетчиков, два блока мультиплексоров, блок ИЛИ-НЕ, выключатель и цифровой индикатор, при этом входы высокого приоритета блока шифраторов соединены с выходами блока триггеров и второго триггера, а входы низкого приоритета блока шифраторов подключены к выходам второго блока датчиков, выходы блока шифраторов соединены шиной данных через триггер-защелку с входами буфера и первой группой входов данных первого блока мультиплексоров, управляющий вход буфера соединен . с выходом первого дешифратора, а к выходу буфера подключена шина связи, управляющий вход триггера-защелки соединен с вторым выходом блока ИЛИ, входы блока И подключены к выходам второго блока датчиков и первой группе выходов блока счетчиков, а выход блока И соединен с входом первого элемента ИЛИ, вторая группа выходов блока счетчиков соединена с второй группой входов данных первого блока мультиплексоров и входами управления второго блока мультиплексоров, входы данных которого подключены к выходам блока триггеров, второго триггера и второго блока датчиков защит, первый вход блока счетчиков через второй элемент ИЛИ подключен к выходам второго блока датчиков защит, а

5 второй и третий его входы соединены соответственно с выходом выключателя и первого триггера, выключатель подключен также к управляющему входу первого блока мультиплексоров и первому входу блока

10 ИЛИ-НЕ, второй вход блока ИЛИ-НЕ соединен с выходом второго блока мультиплексоров, а его выход подключен к управляющему входу второго дешифратора, адресные входы которого соединены с выходами первого

15 блока мультиплексоров, а его выходы подключены к входам индикатора.

2. Электропривод по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что дополнительно введены второй блок счетчиков, третий и четвертый

20 дешифраторы, второй цифровой индикатор, блок коммутаторов и три выключателя, при этом входы выключателей подключены к общей шине, выход второго выключателя соединен с управляющим входом третьего

25 дешифратора и вторым управляющим входом первого блока мультиплексоров. входы второго блока счетчиков соединены с выходами третьего и четвертого выключателей. первая группа выходов второго блока счет30 чиков соединена с третьей группой входов данных первого блока мультиплексоров и управляющими входами единиц блока коммутаторов, вторая группа его выходов соединена с адресными входами третьего и

35 четвертого дешифраторов, выходы третьего дешифратора соединены с входами второго индикатора, а четвертого дешифратора — с управляющими входами десятков блока коммутаторов, входы данных которого по

40 шине контроля подключены к контрольным точкам электропривода, а вход блока коммутаторов соединен с второй шиной связи.

1767679

I

45

Составитель И.Ушаков

Техред М,Моргентал КоРРектоР Н,Тупица

Редактор

Подписное

Заказ 3558 Тираж к ытиям и и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 о-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Производственно-и