Устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя

Авторы патента:

H02P7/298 - регулирующие ток якоря и возбуждение

H02P7/292 - с использованием статических преобразователей, например для преобразования переменного тока в постоянный

H02H7/09 - от перенапряжения; от уменьшения напряжения; от нарушения одной из фаз

Владельцы патента RU 2634349:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе. Технический результат - повышение надежности устройства контроля напряжения в якорной цепи двигателя. В устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя, содержащее пороговый элемент и исполнительный орган, дополнительно введены функциональный преобразователь скорости, компаратор и логический элемент ИЛИ, при этом вход порогового элемента подсоединен к первому входу компаратора и выходу датчика напряжения, выход порогового элемента подключен к первому входу логического элемента ИЛИ, выход которого подсоединен к входу исполнительного органа, вход функционального преобразователя скорости подключен к выходу датчика скорости, выход функционального преобразователя скорости подсоединен ко второму входу компаратора, выход которого подключен ко второму входу логического элемента ИЛИ, выход исполнительного органа подсоединен к системе управления электропривода. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к области преобразовательной техники и автоматизированного электропривода.

Для работы во второй зоне регулирования скорости в системе управления двухзонного электропривода постоянного тока используется обратная связь по напряжению в якорной цепи двигателя, обеспечивающая постоянство якорного напряжения при ослаблении потока возбуждения.

Следствием возникновения неисправности в цепи этой обратной связи (например, отказа датчика напряжения) при работе во второй зоне регулирования является форсированное нарастание потока возбуждения до номинального значения Ф_ном. Если при этом электропривод работал на максимальной скорости n_макс (при минимальном потоке возбуждения), величина ЭДС двигателя, пропорциональная произведению n_макс⋅Ф_ном, может превысить максимально допустимое напряжение на якоре и вызвать выход из строя силовых элементов якорного преобразователя.

Перенапряжение на якоре также может возникнуть при неправильной настройке перехода во вторую зону регулирования.

Известно устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя в тиристорном реверсивном двухзонном электроприводе постоянного тока [1].

Устройство содержит подключенный параллельно якорной цепи резистивный делитель, мостовой диодный выпрямитель, стабилитрон, реле, триггер и два транзисторных ключа. Напряжение с резистивного делителя поступает на выпрямитель, нагрузкой которого служат последовательно соединенные стабилитрон и реле. При достижении максимально допустимого напряжения на якоре двигателя пробивается стабилитрон, срабатывает реле, которое своим замыкающим контактом переключает триггер, управляющий транзисторными ключами. Ключи воздействуют на систему управления электропривода, которая блокирует в якорном преобразователе сигнал задания скорости и ограничивает в возбудителе задание потока возбуждения на минимальном уровне. Таким образом, происходит электрическое торможение двигателя с одновременным ограничением его ЭДС.

Недостатками данного решения являются:

- сложность настройки устройства из-за разброса напряжений срабатывания;

- значительные потери мощности на резистивном делителе вследствие большого потребления тока катушкой реле, что приводит к необходимости применения резисторов с большой допустимой рассеиваемой мощностью и увеличению их габаритных размеров.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению и взятым за прототип является устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя, входящее в состав тиристорного реверсивного двухзонного электропривода постоянного тока серии ЭПУ1М производства ОАО «Чебоксарский электроаппаратный завод» [2]. Электропривод (фиг. 1) содержит якорный преобразователь 1, двигатель 2 с обмоткой возбуждения 3, датчик скорости 4, возбудитель 5, датчик напряжения 6, систему управления электропривода 7, устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя 8, состоящее из порогового элемента 9 и исполнительного органа 10.

Работа прототипа происходит следующим образом.

Модуль сигнала, пропорционального напряжению в якорной цепи, с выхода датчика напряжения 6 поступает на пороговый элемент 9. При превышении напряжением в якорной цепи максимально допустимого значения срабатывает пороговый элемент 9, и исполнительный орган 10 выдает команды, по которым система управления электропривода 7 блокирует в якорном преобразователе 1 задание скорости и ограничивает в возбудителе 5 задание потока возбуждения на минимальном уровне.

Недостатком прототипа является его несрабатывание при перенапряжении в якорной цепи в случае неисправности датчика напряжения (обрыве входной цепи датчика или закоротки на выходе), что снижает надежность устройства.

Технический результат заявляемого решения - повышение надежности устройства контроля напряжения в якорной цепи двигателя.

Технический результат достигается тем, что в устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя, содержащее пороговый элемент и исполнительный орган, дополнительно введены функциональный преобразователь скорости, компаратор и логический элемент ИЛИ, при этом вход порогового элемента подсоединен к первому входу компаратора и выходу датчика напряжения, выход порогового элемента подключен к первому входу логического элемента ИЛИ, выход которого подсоединен к входу исполнительного органа, вход функционального преобразователя скорости подключен к выходу датчика скорости, выход функционального преобразователя скорости подсоединен ко второму входу компаратора, выход которого подключен ко второму входу логического элемента ИЛИ, выход исполнительного органа подсоединен к системе управления электропривода.

Отличительной особенностью изобретения является то, что повышение надежности достигается за счет введения в устройство функционального преобразователя скорости, компаратора и логического элемента ИЛИ.

На фиг. 2 приведен вариант заявляемого устройства контроля напряжения в якорной цепи двигателя, где приняты следующие обозначения:

1 - якорный преобразователь;

2 - двигатель;

3 - обмотка возбуждения двигателя;

4 - датчик скорости (например, тахогенератор);

5 - возбудитель;

6 - датчик напряжения;

7 - система управления электропривода;

8 - устройство контроля напряжения в якорной цепи, состоящее из порогового элемента 9, исполнительного органа 10, функционального преобразователя скорости 11, компаратора 12, логического элемента ИЛИ 13;

9 - пороговый элемент;

10 - исполнительный орган;

11 - функциональный преобразователь скорости;

12 - компаратор;

13 - логический элемент ИЛИ.

В предлагаемом устройстве вход порогового элемента 9 подсоединен к первому входу компаратора 12 и выходу датчика напряжения 6, выход порогового элемента 9 подключен к первому входу логического элемента ИЛИ 13, выход которого подсоединен к исполнительному органу 10, вход функционального преобразователя скорости 11 подключен к выходу датчика скорости 3, выход функционального преобразователя скорости 11 подсоединен ко второму входу компаратора 12, выход которого подключен к второму входу логического элемента ИЛИ 13, выход исполнительного органа 10 подсоединен к системе управления электропривода 7.

Работа устройства происходит следующим образом.

При превышении напряжением в якорной цепи максимально допустимого значения работа устройства аналогична работе прототипа, т.е. сигнал на выходе датчика напряжения 6 возрастает до порога срабатывания порогового элемента 9. Аварийный сигнал с выхода порогового элемента 9 через первый вход логического элемента ИЛИ 13 поступает на исполнительный орган 10, выдающий в систему управления 7 команды на аварийный останов электропривода.

В предлагаемом устройстве введен непрерывный контроль исправности датчика напряжения 6 путем сравнения его выходного сигнала с выходным сигналом функционального преобразователя скорости 11. На вход функционального преобразователя скорости 11 поступает сигнал с датчика скорости 4, на выходе функционального преобразователя скорости 11 формируется сигнал, повторяющий по форме сигнал с выхода датчика напряжения 6 в его штатном режиме работы, но ниже по уровню (примерно на 5-10%). В штатном режиме работы электропривода компаратор 12 не срабатывает.

В случае неисправности датчика напряжения 6 (обрыве входной цепи датчика или закоротки на выходе) его выходной сигнал становится меньше, чем сигнал с выхода функционального преобразователя скорости 11. При этом срабатывает компаратор 12, с выхода которого сигнал аварии через второй вход логического элемента ИЛИ 13 поступает на исполнительный орган 10. Контроль исправности датчика напряжения 6 осуществляется в обеих зонах регулирования скорости.

Таким образом, заявляемое решение повышает надежность устройства контроля напряжения в якорной цепи двигателя в двухзонном электроприводе постоянного тока.

Кроме двухзонного электропривода, предлагаемое устройство может быть применено в однозонном электроприводе постоянного тока с обратной связью по скорости для выявления неисправности датчика напряжения (при его использовании в положительной обратной связи по ЭДС в якорном преобразователе).

Информационные источники, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения

[1] Электротехнический справочник. В 3т. Т.3: В2 кн. Кн. 2. Использование электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др. - 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 616 с: ил. (см. статью «Электроприводы серии ЭПУ1», С. 62…71).

[2] Электроприводы унифицированные трехфазные серии ЭПУ1М. Промышленный каталог 08.41.11 - 99, УДК 62-83:621.9.06 (085), ГРНТИ 45.4.33. С. 7…12.

Устройство контроля напряжения в якорной цепи двигателя, содержащее пороговый элемент и исполнительный орган, отличающееся тем, что в него дополнительно введены функциональный преобразователь скорости, компаратор и логический элемент ИЛИ, при этом вход порогового элемента подсоединен к первому входу компаратора и выходу датчика напряжения, выход порогового элемента подключен к первому входу логического элемента ИЛИ, выход которого подсоединен к входу исполнительного органа, вход функционального преобразователя скорости подключен к выходу датчика скорости, выход функционального преобразователя скорости подсоединен ко второму входу компаратора, выход которого подключен ко второму входу логического элемента ИЛИ, выход исполнительного органа подсоединен к системе управления электропривода.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к полупроводниковой технике, и может быть использовано на электроподвижном составе для управления тяговыми электрическими машинами постоянного тока, электротермическими установками и другими потребителями электроэнергии.

Гасящее устройство для преобразовательного моста с возвратом энергии // 2372707

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразовательных мостах (SRB) с возвратом энергии. .

Устройство регулирования тягового электропривода постоянного тока // 2322751

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в тяговых электроприводах транспортных средств, например троллейбусов, трамваев, метрополитена и электробусов.

Устройство для сглаживания пульсаций магнитного потока двигателя постоянного тока // 2285327

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе. .

Схема для питания электрической машины постоянного тока // 2280317

Изобретение относится к схеме для питания электрической машины постоянного тока с обмоткой якоря (14) и обмоткой возбуждения (11). .

Устройство для управления полем электродвигателя постоянного тока // 106059

Способ компенсации влияния гармонических колебаний момента нагрузки в электромеханической системе и устройство для его осуществления // 2608081

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при регулировании параметров сложных электромеханических систем, например электроприводов постоянного и переменного тока.

Стабилизированный электропривод // 2585241

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, например в приводе устройств видеозаписи и в обзорно-поисковых и сканирующих системах.

Способ управления в режиме рекуперативного торможения многозонного выпрямительно-инверторного преобразователя // 2573821

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от однофазной сети переменного тока.

Устройство для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя повышенной надежности // 2568816

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, в электрифицированном инструменте, бытовых и промышленных электроприборах, приборах специального назначения.

Способ управления многозонным выпрямительно-инверторным преобразователем однофазного переменного тока // 2561913

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в качестве способа управления выпрямительно-инверторным преобразователем на электроподвижном составе, получающим питание от контактной сети однофазного переменного тока.

Электропривод постоянного тока с упругими связями // 2513871

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе управления электроприводами. Техническим результатом является повышение быстродействия и уменьшение динамической погрешности при регулировании скорости рабочего органа в электромеханической системе с упругими связями.

Способ управления тиристорами в реверсивном трехфазном тиристорном электроприводе и устройство для его реализации // 2498493

Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники. Силовая схема выполнена по реверсивной трехпульсной противопараллельной схеме выпрямления с уравнительными дросселями, с естественной коммутацией тиристоров и шунтирующими устройствами.

Устройство и схема управления силовым электронным компонентом, соответствующие способ управления и пусковое устройство // 2485678

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных устройствах, вращающейся машине или в двигателе транспортного средства для преобразования переменного тока в постоянный или наоборот или для изменения формы, амплитуды и частоты тока.

Способ увеличения коэффициента мощности и устройство для его реализации // 2464697

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в коллекторных электродвигателях и в электрическом транспортном средстве. .

Устройство для стабилизации частоты вращения однофазного коллекторного электродвигателя // 2444838

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрифицированном инструменте, бытовых и промышленных электроприборах, в приборах специального назначения.

Устройство для автоматического резервирования источника питания // 2609896

Использование: в области электротехники. Технический результат - сохранение номинальной выходной мощности и стабильности функционирования трехфазного электродвигателя при обрыве любых двух фаз сети.

Устройство защиты от потери питания // 2573603

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в технике релейной защиты и автоматики. Технический результат - повышение устойчивости технологических систем за счет ускорения действия защиты и снижения времени простоя технологических агрегатов.

Устройство для защиты электродвигателя и питающего его кабеля от коротких замыканий и обрыва фазы // 2570641

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты электродвигателя и питающего его кабеля от коротких замыканий и обрыва фазы без использования трансформаторов тока.

Модуль ограничения напряжения электродвигателя отопителя городского электротранспорта // 2569335

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрооборудовании городского электротранспорта, а именно в отопителях, нагревателях воздуха троллейбусов или трамваев.

Способ управления трехфазным вентильным электродвигателем имплантируемого ротационного электронасоса кардиопротеза с обеспечением свойства живучести (варианты) // 2525300

Изобретение относится к области электропривода устройств, требующих обеспечения повышенной живучести, в частности к области управления трехфазным вентильным электродвигателем имплантируемых электронасосов крови.