Устройство для реверсивного управленияэлектродвигателем постоянного toka

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (uj832687 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву 9 577631 (22) Заявлено 050779 (21) 2790972/24-07 (51)М. Кл.з с присоединением заявки Йо

HP 1/18

Государственный комитет

С СС P но делам .изобретений и открытий (23) Приоритет . Опубликовано 230581. Бюллетень ЙЫ.19 (53) УДК 621. 314. . 63:2 (08K. 8) Дата опубликования описания 250581 (72) Автор изобретения

Ю.Л.. Виват (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕВЕРСИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электро-, технике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока.

По основному авт. св. Р 577631 известно устройство для реверсивного управления электродвигателем постоянного тока., содержащее блок питания, блок опорйого напряжения, двухполупериодный тиристорный выпрямитель, формирователь импульсов, логический блок и формирователь сигналов малой скорости. Выход формирователя сигналов малой скорости подключен через. логический блок к формирователю импульсов, а один иэ выходов блока опор- 5 ного напряжения подключен к синхронизирующему входу формирователя сигналов малой скорости.

Известное устройство позволяет получить одинаковый пусковой момент при большей и меньшей частоте вращения электродвигателя (1 1.

Недостатки известного устройства заключаются в следующем: а) в связи с постоянным числом полф ериодов напряжения в группе в режиме малой скорости величина максимального момента на валу электродвигателя зависит от колебаний величины питающего напряжения и может оказаться недостаточной для перемещения рабочих органов систеьы, в которой примеНено известное устройство; б) в связи с постоянным числом полупериодов напряжения в группе в режиме малой скорости и большим разбросом величины момента,трогания (статического момента сопротивления) в различных реальных. системах время разгона электродвигателя, определяемое .интервалом между моментами трогания электродвигателя и окончания последнего полупериода в группе, может оказаться либо недостаточным для достижения необходимой величины малой скорости, либо излишним, что приводит к превышению необходимой величины скорости; в) число полупериодов в группе необходимо устанавливать при настройке каждого конкретнбго устройства, но это не устраняет полностью указанных недостатков в связи с изменением параметров устройства при эксплуатации, и крОме того, не позволяет обеспечить нар;ежную защит электродвигателя от перегрузок в режиме малой скорости, так как каждому числу полупериодов в группе должна

832687 соответствовать своя величина тока уставки в элементе защиты.

Цель изобретения — улучшение стабилизации.частоты вращения и автоматическая тепловая защита электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены элемент задержки, триггер, формирователь, элемент совпадения, реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение, компаратор, пороговый 1 элемент, схема формирования, усили тель, измеритель среднего значения величины тока электродвигателя,. блок контрольной нагрузки, первый и второй. формирователи периода сигнала, 15 выход второго формирователя периода сигнала подключен к одному дополнительному входу формирователя. сигналов малой скорости, а вход — к выходу преобразователя код-напряжение, 70 причем выход этого преобразователя также подключен к одному из входов компаратора, второй вход которого подключен к выходу усилителя. а третий — к выходу схемы формирования, причом выход схемы формирования подключен к.второму входу усилителя, другой вход которого подключен к выходу блока контрольной нагрузки, причем выход контрольной нагрузки также подключен к входу измерителя среднего значения величины тока электродвигателя, выход которого. подключен к входу первого формирователя периода сигнала, который своим выходом связан с другим дополнительным входом формирователя сигналов малой скорости, причем выход компаратора подключен к входу порогового элемента, выход которого связан с .одним из входов реверсивного счетчика и 4Q одним из входов триггера, другой вход которого подключен к выходу элемента задержки, вход которого подключен к выходу формирователя, причем выход формирователя также подключен к одному из входов. элемента совпадения, другой вход которого подключен к выходу триггера, а выход — к одному из входов реверсивного счетчика,. выход которого подключен ко входу преобразователя код-напряжение, причем выход формирователя сигналов малой скорости и входы схемы формирования и формироваТеля связаны между собой, а блок контрольной нагрузки подключен между электродвигателем и выходом управляемого тиристориого выпрямителя.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит электродвигатель 1, двухполупериодный тиристорный выпрямитель 2, блок 3 питания электродвигателя, блок 4 опорного напряжения, формйрователь 5 импульсов управления тиристорами, логический блок 6, 65 формирователь 7 сигналов малой скорости, блок 8 контрольной нагрузки, усилитель 9, измеритель 10 среднего,значения величины тока двигателя, элемент 11 совпадения (схема И), триггер 12, элемент 13 задержки, реверсивный счетчик 14, преобразователь

15 код-напряжение, компаратор 16, пороговый элемент 17, первый 18 и второй 19 формирователи периода сигнала, схему 20 формирования и формирователь 21. Формирователь 7 сигналов малой скорости содержит два одновибратора 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.

Правое или левое вращение электродвигателя 1 задается двухполупериодным управляемым тнристорным выпрямителем 2. Между выпрямителем 2 и двигателем 1 включен блок 8 контрольной нагрузки, через который проходит ток электродвигателя. РОль контрольной нагрузки играет точное сопротивление, контрольная нагрузка также может быть включена между электродвигателем и общей точкой питающего напряжения двигателя.

Выпрямитель 2 состоит из четырех тиристоров. Правое или левое вращение двигателя определяется работой той или другой пары тиристоров. Управление каждой из пар тиристоров осуществляется сигналами, поступающими с формирователя 5.

В случае применения электродвигателя с параллельным возбуждением вместо выпрямителя 2 может быть применен управляемый выпрямительный мост из четырех тиристоров, в диагональ которого включается обмотка электродвигателя. Питание выпрямителя 2 осуществЛяется от блока 3 питания электродвигателя переменным синусоидальным напряжением, синхронизированным с напряжением питающей сети. На два входа формирователя 5 импульсов управления с блока 4 опорного напряжения поступают сдвинутые относительно друг друга на 180 переменные напряжения, синхронизированные с напряжением сети.

Формирование импульсов управления тиристорами происходит по двум .каналам. Первый канал предназначен для формирования импульсов управления, синхронизированных с положительньв и полуволнами питающего напряжения, второй канал — для формирования импульсов, синхронизированных с отрицательными полуволнами. Импульсы напряжения формируются в формирователе

5 в моменты перехода напряжения сети через ноль и,по форме близки к прямоугольным. Режим формирования импульсов задается логическим блоком 6, на выходе которого сигнал, разрешающий формирование, можеТ быть нли постоянным или может поступать в тече832687 значения тока при переходном процессе в начальный период после подачи напряжения на неподвижный двигатель.

Конкретная величина определяется в зависимости от параметров электродвигателя, статических и динамических параметров нагрузки, частоты и напряжения питающей сети.

С выхода усилителя 9 усиленное напряжение, пропорциональное мгновенным значениям тока электродвигателя, замеряемым в указанный период време ни, поступает на вход 1 компаратора

16. Состояние реверсивного счетчика

14 определяется сигналаМи, поступающими íà его входы 1, и 2. Счетчик выполнен с управлением направления счета от сигналов счета, таким образом, что единичный сигнал на входе 1 вызывает уменьшение содержимого счетчика на единицу, а сигнал на входе 2увеличение на единицу. В счетчике запрещены переполнение и переход в режим счета в обратном коде, таким образом минимальному значению содержимого счетчика соответствует нулевое значение содержимого счетчика, которое определяется максимальным числом полупериодов напряжения питания электродвигателя в группе. Выходы всех разрядов =четчика 14 подключены к входам преобразователя 15 коднапряжение, на выходах которого образуется напряжение, пропорциональ- . ное, значению содержимого счетчика.

Иаксимальному значению напряжения на выходе преобразователя 15 соответствует максимальное число полупериодов напряжения питания электродвигателя в группе. Напряжение с выхода преобразователя 15 подается на вход 2 компаратора 16 и вход второго формирователя периода сигнала.

Таким образом, состояние счетчика 14 однозначно определяет длительность импульса сигнала малой скорости с выхода формирователя 7 и, соответственно, число полупериодов,питаюние определенных интервалов с определенной частотой повторения. На входы блока 6 поступают сигналы с формирователя 7 сигналов малой скорости, а по линиям 24 и 25 от внешнего устройства — сигналы выбора скорости.

Формирователь 7 сигналов малой

5 скорости состоит из двух одновибраторов.

Одновибратор 22 работает в режиме деление частоты опорного напряжения 10 синхронизированного с сетевым напряжением и подаваемого от блока 4.

Коэффициент деления частоты опорного напряжения и, следовательно, период следования импульсов этого вибратора меняется в зависимости от уровня напряжения на выходе первого формирователя периода сигнала.Одновибратор 22 работает синхронно с одновибратором

23, но длительность его импульсов определяется величиной напряжения, 20 подаваемого на один из его входов от второго формирователя 19 периода сигнала. Сигналы выбора скорости подаются на логический блок 6 от. внешнего устройства по линиям 24 и 25. 75

При выборе большой скорости по линии 24 подается сигнал единичного уровня, а по линии 25 — нулевого.

При этом на выходе логического блока 6 уровень выходного сигнала постоянен и являстся. разрешающим для работы формирователя 5, с выхода которого импульсы, синхронизированиые с полупериодами напряжения питания, постоянно поступают на выпрямитель 2.

В результате этого на электродвигатель постоянно подается двухполупериодное выпрямленное напряжение и электродвигатель работает в режиме . большей скорости. При выборе мень-. шей скорости по .линии 24 подается 4О сигнал нулевого уровня, а по линии

25 — единичного. В этом случае сигнал на выходе логического блока имеет форму прямоугольных импульсов, длительность и пеРиод повтоРения ко- 45 торых повторяют соответствующие параметры сигналов с выхода формирователя 7. В течение времени, определяемого длительностью импульсов разрешающего уровня с выхода логического блока 6, на выходе формирователя 5 появляются импульсы управления тиристорами.В паузе между импульсами разрешающего уровня с выхода логического блока 6 импульсы управления тиристорами в формирователе 5 не образуются. Соответственно этому на электродвигатель подается напряжение в виде групп полупериодов выпрямленного напряжения, повторяющихся через определенные промежутки времени. М

Контроль за наличием вращения электродвигателя и поддержание величины скорости вращения в определенных пределах (в режиме малой скорости) основаны на использовании зависимос- 65 ти тока двигателя от скорости вращения якоря. Напряжение, пропорциональное мгновенному значению тока электродвигателя, с блока 8 контрольной нагрузки поступает на вход 1 усили теля 9.. Усилитель 9 усиливает сигнал, поступающий от блока 8, только во время действия на его входе 2 импульса напряжения, подаваемого с выхода схемы.20 формирования. Основной функцией схемы 20 является укорочение импульсов, проходящих на ее вход с выхода формирователя 7. Укорочение импульсов в схеме 20 происходит за счет задержки переднего фронта, при этом задний фронт импульса не сдвигается. Задержка переднего фронта происходит на время t 0,1-0,4©, где С „„ — электромеханическая постоянная электродвигателя. Данная задержка исключает измерение максимального

832687 щего напряжения на электродвигателе 1.

Компаратор 16 производит сравнение напряжений, поступающих на его входы 1 и 2, т.е. напряжений с выходов усилителя 9 и преобразователя 15. Коэффициент усиления усилителя 9 подбирается таким, что максимально допустимое значение напряжения на его выходе, пропорциональное соответствующему значению тока электродвигателя для каждого конкретного числа полупериодов в группе, равно соответствующему значению напряжения на выходе преобразователя 15,. которое в свою очередь соответствует этому же числу полупериодов.

Компаратор 16 производит сравнение напряжений, поступающих на его входы 1 и 2. В случае, если напряжение на входе 1, пропорциональное то- 20 ку электродвигателя, превышает напряжение на входе 2, пропорциональное чйслу полупериодов в группе, на за данную пороговую величину, на выходе компаратора 16 возникает сигнал, по- 25 ступающий на вход порогового элемента 17.

Импульсное напряжение, поступающее на вход 3 компаратора с выхода схемы 20 формирования, используется в компараторе для того, чтобы пороговый сигнал íà его выходе мог вырабатываться только один раз за время действия каждой группы полупериодов напряжения на электродвигателе.

Усилитель 17 вырабатывает при воздействии на его входе порогового сигнала с выхода компаратора 16 импульс напряжения.

Импульс с выхода усилителя 17 поступает на вход 2 счетчика 14, в ре- 40 зультате чего содержимое счетчика увеличивается на единицу, что вызывает увеличение напряжения на выходе компаратора 15, которое через второй формирователь 19 периода сигнала вызывает увеличение длительности им-: пульса одновибратора 22 формирователя 7 и числа полупериодов питающего напряжения на двигателе в следующей группе. ОдновРеменно импУльс с вы- у хода усилителя 17 поступает на вход 1 триггера 12, устанавливая его в нулевое состояние. Сигнал с выхода триггера 12 поступает на вход 2 схемы 11, запрещая прохождение сигнала со входа 1. формирователь 21 формирует импульс по заднему фронту импульса малой скорости с выхоца формирователя 7. Этот импульс поступает на вход 1 схемы 11, но не проходит через нее в связи с за-60 прещающим уровнем на входе 2 от триггера 12. Одновременно импульс с выхода формирователя 21 поступает на вход элемента 13 задержки, который задерживает его йа время, большее дли-65 тельности самого импульса. Задержанный импульс с выхода элемента 13 поступает на вход 2 триггера 12 и переводит его в единичное состояние.

Потенциал на входе 2 схемы 11 становится разрешающим, но к этому времени импульс на входе 1 уже окончился,поэтому на выходе схемы 11 отсутствует сигнал управления счетчиком 14.

В случае, если в последующий цикл измерения и сравнения (соответствующий следующей группе полупериодов) напряжение на входе 1 компаратора 16 не превышает напряжения на его входе 2 и, следовательно, формирователь

17 не формирует импульса, счетчик 14 не увеличивает своего содержимого," а сигнал по заднему фронту импульса формирователя 7 через схему 11- уменьшает содержимое счетчика 14 на единицу, что, в свою очередь, через преобразователь 15. и второй формирователь 19 вызывает уменьшение длительности импульса формирователя 7 и числа полупериодов напряжения питания электродвигателя в следующей группе. При нулевом состоянии счетчика формирователь 7. вырабатывает импульсы малой скорости минимальной длительности, примерно равной 0,20,4 Гм.

Автоматическая защита электродвигателя от тепловой перегрузки при сохранении максимально возможной величины пускового момента и максимально возможного числа полупериодов питающего напряжения ; ..уппе осуществляется в устройс зе следующим обраэом. Напряжение, гропорциональное мгновенным значениям тока двигателя, поступает с блока 8 на измеритель

10 среднего значения величины тока электродвигателя. С выхода измерителя 10 напряжение, пропорциональное средней величине тока„ поступает на вход первого формирователя 18. Увеличение напряжения на входе с выбранной задержкой во времени первого формирователя 18 вызывает изменение напряжения на его выходе, приводящее к увеличению коэффициента деления одновибратором 23 частоты синхронизирующего напряжения, поступающего на его вход 1 от блока 4 опорного напряжения, и увеличению периода следования групп полупериодов питающего напряжения на электродвигателе. 3ащита двигателя в режиме управления с большей скоростью осуществляется с помощью обычного элемента защиты (предохранитель, тепловое реле и т.д.).. Изобретение позволяет исключить необходимость регулировки числа полупериодов напряжения в группе при настройке каждой системы; автоматически регулировать число полупериодов в группе и, тем самым, регулиро832687 вать вводимую в электродвигатель энергию, обеспечивая перемещение якоря электродвигателя и вращениЕ

его с малой скоростью, поддерживая ее в определенных пределах; при предельных нагрузках обеспечивать толчковый режим перемещения с максимально допустимой энергией, вводимой в электродвигатель в заданный интервал времени, и автоматической защитой по току.

Формула изобретения Устройство для реверсивного управления электродвигателем постоянного тока по авт. св. 9 577631, о,т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения c1абилизации частоты вра щения и автоматической тепловой защиты электродВигателя, в него до- 20 полнительно введены элемент задержки, триггер, формирователь, элемент совпадения, реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение, компаратор, пороговый элемент, схема формирования, усилитель, измеритель среднего значения величины тока электродвигателя, блок контрольной нагрузки, первый и второй формирователи периода сигнала, выход второго формирователя периода .сигнала подключен к одному дополнительному входу формирователя сигналов малой скорости, а вход к выходу преобразователя код-напряжение и первому входу компаратора, вто- . рой вход которого подключен к выходу усилителя, а третий — к выходу схемы формирования и второму входу усилителя, первый вход которого подключен к выходу блока контрольной нагрузки и входу измерителя среднего значения величины тока электродвигателя, выход которого подключен ко входу первого формирователя период сигнала, выход которого соединен с другим дополнительным входом формирователя сигналов малой скорости, причем выход компаратора подключен ко входу порогового элемента, соединенного своим выходом со вторым входом реверсивного счетчика и первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, подключенного своим входом к выходу формирователя и одному из входов элемента совпадения, другой вход которого -подключен к выходу, триггера, а выход — к одному из входов реверсивного счетчика, выход которого подключен ко входу преобразователя коднапряжение, причем выход формирователя сигналов малой скорости соединен со входами схемы формирования и формирователя, а блок контрольной нагрузки включен между электродвигателем и выходом управляемого тиристорного выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 577631, кл. Н 02 Р 1/11,- 22 .11.77.

832687

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113С35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 37SO/75 филиал Illlll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Ю. Воробъев

Редактор Г. Кацалап ТехредМ. Коштура Корректор Г. Решетник

Устройство для реверсивного управленияэлектродвигателем постоянного toka Устройство для реверсивного управленияэлектродвигателем постоянного toka Устройство для реверсивного управленияэлектродвигателем постоянного toka Устройство для реверсивного управленияэлектродвигателем постоянного toka Устройство для реверсивного управленияэлектродвигателем постоянного toka Устройство для реверсивного управленияэлектродвигателем постоянного toka 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к устройствам питания электромагнитных приводов постоянного тока, включаемых в цепь однофазного переменного тока, может быть использовано в устройствах промышленной автоматики, устройствах удерживающего действия и др

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для ограничения тока якоря при пуске электроприводов постоянного тока включением последовательно с якорем резистора с последующим его шунтированием
Наверх