Устройство для защиты двигателя постоянного тока от токовой перегрузки Советский патент 1985 года по МПК H02H7/08 H02P5/16 

Изобретение относятся к электротехнике и может найти применение в электроприводах постоянного тока, работающих от автономного источника, напряжение которого изменяется в широких пределах, для защиты двигателя от перегрузки по мощности в статичес ких режимах работы. Известен электропривод постоянног тока, содержащий двигатель, подключенньй к источнику питания через переключатель, блок управления, датчик тока якоря, компараторы, логические элементы, делитель напряжения и элемент задержки . В электроприводе предусматриваетс защита пр еобразователя по току с уче том напряжения источника питания и, таким образом, косвенно обеспечивается защита двигателя от перегрузки по мощности, однако, поскольку схема управления электропривода дискретного действия, то при одних-значениях напряжения источника питания двигатель окажется перегружен по мощности а при других значениях - недогружен. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для релейного регулирования пускового тока электродвигателя постоянного тока, содержащее переключа тель, включенный в цепь якоря электродвигателя, датчик тока и блок сравнения, выполненные на основе опе рационных ус1шителец, и усилители , мощности, включенные между выходом блока сравнения и переключателем Недостатком известного устройства является то, что предусматривая защи ту двигателя по току, оно не оббспечивает его защиту от перегрузки по мощности, возникающей при работе дви гателя с постоянной мощностью от автономного источника постоянного тока напряжение которого изменяется в широких пределах. . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения защиты двигателя от перегрузки по мощности в статических режимах работы и повыщения надежности электропривода. .Поставленная цель достигается тем что в устройство для защиты двигателя постоянного тока от токовой перегрузки,содержащее переключатель с осHOBHbiM и управляющим входом, включен ный между источником питания и выводом двигателя, усилитель мощности, подключенный к управляющему входу переключателя, датчик тока, выполненный в виде потенциометра и операционного усилителя с отрицательной обратной связью, оба входа которого подсоединены через указанный потенциометр к цепи якоря двигателя, блок сравнения, выполненный в виде дели- теля напряжения и операционного усилителя с положительной обратной связью, первый вход которого подключен к выходу датчика тока, а второй - к делителю напряжения, введены блок задержки по времени, включенный меж.ду выходом блока сравнения и усилителем мощности, и блок коррекции по напряжению, выполненный в виде п цепочек, в виде последовательно соединенHbix порогового элемента и потенциометра, причем пороговьй элемент первой цепочки подключен к основному входу переключателя, а пороговьй элемент каждой последующей цепочки к средней точке предыдущей цепочки, дв1Ькок потенциометра первой цепочки подключен к первому входу операционного усилителя датчика тока, а движки потенциометров всех последующих цепочек - к его второму входу. На фиг.1 представлена схема устройства на фиг.2 - график, поясняющий его работу. Устройство содержит двигатель 1 постоянного тока, подключенньй к источнику 2 постоянного тока через переключатель 3 с основным 4 и управляющим 5 входами, в цепь якоря которого включен шунт 6. Датчик 7. тока включает в себя операционньй усилитель 8, охваченный отрицательной обратной связью 9 и потерциометр 10. Блок 11 коррекции по напряжению содержит п цепочек 12, выполненных в виде последовательно соединенных порогового элемента 13 и потенциометра 14. Пороговьй элемент 13 первой цепочки 12 подключен к основному входу 4 переключателя 3, а пороговые элементы 13 каждой последующей цепочки 12 подключены к общей точке предыдущей цепочки 12. Движок 15 первого потенциометра 14 подсоединен к первому, например инвертирующему, входу 16 операционного усилителя 8, а движки 15 всех последующих потенциометров 14 подключены к второму, например неинпертирующему, входу 17 3 операционного усилителя 8. Оба входа 16 и 17 операционного усилителя 8 подключены через потенциометр 10 к цепи якоря двигателя 1, например к шунту 6. При отсутствии в цепи якоря двиг гателя 1 шунта 6 подключение может быть осуществлено к дополнительным полюсам двигателя 1. Блок 18 сравнения включает в себя делитель 19 напряжения и операционный усилитель 20 с положительной обратной связью 21. Первьй, например инвертирующий, вход 22операционного усилителя 20 подклю чен к выходу 23 датчика 7 тока, а второй, например неинвертирующий, вход 24 - к делителю 19 напряжения. Выход 25 блока 18 сравнения подключен через блок 26 задержки по времени к усилителю 27 мощности, подключенному к управляющему входу 5 переключателя 3. Устройство работает следующим образом. Сигнал с шунта 6 поступает через потенциометр 10 на первый вход 16 оп рационного усилителя 8, работающего за счет отрицательной обратной связи 9 в режиме усилителя, и с выхода 23 датчика 7 тока подается на первый . вход 22 операционного усилителя 20, на второй вход 24 которого поступает фиксированньй сигнал с делителя 19 напряжения. Операционный усилитель 20 за счет положительной обратной связи 21 работает в режиме компаратора. Как только сигнал на выходе 23датчика 7 тока сравняется по величине с сигналом с делителя 19 напр жения, операционный усилитель 2б перебрасывается из одного состояния в другое, что является сигналом для срабатывания усилителя 27 мощности, воздействующего на переключатель 3, который отключает двигатель 1 от источника 2 питания. Для устранения случайного отключения двигателя 1 в переходных про-г цессах, в частностипри пуске двигателя 1, сигнал с блока 18 сравнения на усилитель 27 мощности поступает с задержкой по времени, определяемой блоком 26 задержки по времени. При напряжении источника 2 питания меньше и.„. пороговые элементы 13 закрыты и блок 11 коррекций по напря жению не влияет на работу датчика 7 654 тока. В этом случае обеспечивается защита двигателя 1 по току. Значение напряжения с делителя напряжения 19 определяет уставку защиты двигателя Iпо току перегрузки („ , где P,const при регулировании двигателя 1 при постоянной мощности. При повышении напряжения источника 2. питания вьиие U,. пробивается первьй пороговый элемент 13 и на первом потенциометре 14 появляется напряжение, которое поступает на первый вход 16 операционного усилителя 8, суммируясь с напряжением с шунта 6. При этом каждому значению напряжения источника 2 питания будет соответствовать свой ток срабатывания - ащиты. Таким образом, получается первый участок характеристики « (фиг.2).При достижении напряжения источника 2 питания значения U pпробивается последующий пороговый элемент 13 и на втором потенциометре 14 появляется напряжение, которое подаетсяна второй вход 17 операционного усилителя 8, за счет чего получается участок характеристики Ъ . Разница между характеристиками «, Ъ и характеристикой с , представляющей собой перегрузочную мощность двигателя, определяет погрешность измерения мощности,, потребляемой двигателем 1 от источника 2 питания. При необходимости измерять мощность с меньшей погрешностью в блок IIкоррекции по напряжению.следует ввести еще р-яд цепочек 12, При работе двигателя с постоянной мощностью от автономного ниточника питания с напряжением, изменяющимся в широких пределах, уставка токовой защиты определяется в зависимости от значения напряжения в данный момент времени. Использование данного устройства позволит осуществить измерение мощности двигателя не дискретно при нескольких заданных значениях напряжения, а непрерьшно при каждом значении напряжения с необходимой точностью и, таким образом, обеспечить защиту двигателя от перегрузки по мощности в статических режимах работы во всем диапазоне изменения напряжения источника питания, следовательно, повысить надежность работы двигателя.

I

I

I±-Фиг.1

УСТРОПСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ТОКОВОЙ ПЕРЕГРУЗКИ, содержащее переключатель с основным и управляющим входами, включенный между источником питания и выводом двигателя, усилитель мощности, подключенный к управляющему входу переключателя, датчик тока, выполненный, в виде потенциометра и операционного усилителя с отрицательной обратной связью, оба входа которого подключены через указанньй потенциометр к цепи якоря двигателя, и блок сравнения, выполненный g виде делителя напряжения и .операционного усилителя с положительной обратной связью, первый вход которого подключен к выходу датчика тока, а второй - к делителю напряжения, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем.обеспечения защиты двигателя от перегрузки по мощности в статических режимах и повышения надежности электропривода, в него введены блок задержки по времени, включенньй между выходом блока сравнения и уси лителем мощности, и блок коррекции по напряжению, выполненный из п цепочек, в виде последовательно соединен(Л ных порогового элемента и потенциометра, причем пороговый элемент первой цепочки подключен к основному входу переключателя, а пороговый элемент каждой последующей цепочки - к .средней точке предьздущей цепочки, движок потенциометра первой цепочки подключен к первому входу Операцион4 ного усилителя датчика тока, а движки потенциометров всех последующих цеО) почек - к его второму входу. СП