Устройство для защиты электропривода постоянного тока от изменения заданной скорости вращения Советский патент 1985 года по МПК H02H7/93 H02P5/16 

11 Изобретение относится к электрозащиты электроприводов постоянного тока. Целью изобретения является повыгаение надежности защиты путем резервирования и индикации неисправностей На чертеже показана блочная схема устройства для защиты электропривода постоянного Тока от изменения заданной скорости вращенгю. Устройство содержит входной сумматор 1, блок регулирования скорости вращения 2, тахометрический мост в виде датчика напряжения и датчика тока, образованный резисторами 3 и 4 двигатель постоянного тока 5 и соеди ненный с ним тахогенератор 6. Функциональный преобразователь 7 представляет собой выполненную на операционных усилителях упрощенную аналоговую модель электропривода с элементами обратных связей. Эта модель работает в натуральном масштабе времени и связывает задающее напряжение с напряжением тахогенератора или датчика напряжения. К выходу функционального преобразователя 7 подключены два блока 8 и 9, каждый из которых содержит изме рительные сумматоры 10, блок вьщеления модуля сигнала 11, компаратор 12 элемент ЗАПРЕТ 13 и ключевой элемент 14. Вторые входы компараторов 12 соединены с блоком опорных напряжений Зацрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 13 блока 8 через ключ выбора режима работы 16 соединен с выходом компаратора 12 блока 9, а запрещающий вхо элемента ЗАПРЕТ 13 блока 9 соединен с выходом компаратора 12 блока 8 непос редственно . Тахогенератор 6 соединен одновременно с инверсным входом сумматора 1 блока 8 и сигнальным входом ключево го элемента 14 того же блока. Тахометрический мост в виде датчи ка тока и датчика напряжения, образо ванный резисторами 3 и 4 и внутренним сопротивлением двигателя 5, соединен одновременно с инверсным входом сумматора 10 блока 9 и сигнальным входом ключевого элемента 14 этого же канала. Сигналыше выходы обоих элементов 14 соединены с инверсным входом сумматора 1. 4 Блок защиты и сигнализации 17 содержит элемент И 18. элемент ЗАПРЕТ 19 и 20,. элемент И-НЕ 21, при этом сигнальный вход элемента ЗАПРЕТ 19 подключен к выходу компаратора 12 блока 8, а запрещающий вход к выходу компаратора 12 блока 9. Элемент ЗАПРЕТ 20 включен наоборот, что обеспечивает ему инверсньш логический выход по отношению к элементу 19. Сигнал на выходе элемента 18 свидетельствует о полной исправности системы управления электропривода, сигнал на выходе элемента 19 свидетельствует о выходе из строя канала обратной связи по скорости; сигнал на выходе элемента 20 свидетельствует о выходе из строя канала обратной связи по ЭДС, сигнал на выходе элемента 21 свидетельствует о выходе из строя обоих каналов обратной связи и действует на отключе- . ние блока 2, (выходы элементов 18-21 на схеме не показаны). Устройство работает следующим образом. Если все элементы электропривода исправны, двигатель работает по заданной скорости. При этом на вход преобразователя 7 поступает сигнал задания скорости Uj, а выходное напряжение с преобразователя 7 - U- поступает на первые входы сумматора 10 обоих блоков 8 и 9. На инверсные входы этих сумматоров поступают напряжение U(j с тахогенератора 6 (в блок 8) и Uj с тахометрического моста 3 и 4 (в блок 9). В блоке В на вход блока выделения модуля 11 подается разность напряжения Uj- - Uco, а с выхода блока 11 получаем Щ /UY - . Модуль разности напряжений на компараторе 12 сравнивается с напряжением Uj, получаемым с блока опорных напряжений 15. Это напряжение выбирают равным допустимой ошибке рассогласования в системе (допустимому отклонению скорости от заданной нормы в установившихся и переходных режимах). Если выполняется условие ц f. Uj , то на выходе компаратора имеется сигнал, равный логической единице, который поступает на сигнальный вход элемента ЗАПРЕТ 13. Так как ключ 16 разомкнут, то на выходе элемента 13 единичный сигнал, 3 который поступает на управляющий вх ключевого элемента 1А блока 8, Ключевой элемент обеспечивает прохождение сигнала от тахогенератора к инверсному входу входного сумматора 1, т.е. обеспечивается управле ние двигателем с обратной связью по скорости. В это же время напряжение U подается на суммирующий усилитель 10 блока 9, на второй инверсный вход которого подается напряжение Uj. с тахометрического моста. На вход бло вьщеления модуля 11 блока 9, таким образом, подается разность напряжеНИИ и - Uj, ас выхода блока 11 по чаем V-n /Vf - bf /, Модуль разност напряжений на компараторе 12 сравни вается с напряжением У , получаемы с блока опорных напряжений 15. Если выполняется условие Ц д, то на выходе компаратора формируется сигн равный логической единице, который поступает на cи нaльный вход элемен та ЗАПРЕТ 13. Но так как на запреща ющий вход этого элемента из блока 8 поступает единичный сигнал, то на вькоде элемента 13 блока 9 сигнала нет, ключевой элемент 14 этого блока запрет и сигнал обратной связи по ЭДС двигателя в систему управления не подается. Единичные уровни сигнала с компа раторов 12 блоков 8 и 9 подаются на оба входа элемента И 18 и на его вы ходе имеется единичный сигнал, свидетельствующий о полной исправности системы управления электроприводом. На выходах элементов 19, 20 и 21 сигналов нет. В случае отказа в цепи обратной связи по скорости двигателя, на вхо сумматора 10 блока 8 подается тольк напряжение U , а Ujx) отсутствует; следовательно, так как с выхода 11 /J то условие получим и /Uy с и не выполняется и на выходе элемента 12 сигнала не будет. Не будет его и на выходе элемента 13, Следовательно, ключевой элемент 14 блока 8 будет закрыт, но, так как исчезнет единичный сигнал на запрещающем входе элемента 13 блока 9, т на выходе его появится сигнал, кото рый откроет ключевой элемент 14 бло- 55

ка 9 и на инверсный вход сумматора 1 и блока управления приводом будет подано напряжение обратной связи

гими устройствами защиты).

К.юч 16 выбора режима работы позволяет блокировать (в замкнутом co-i 74 по ЭДС двигателя U , т.е. .KI управления перейдет в режим обратной связью тто ЭДС. При этом единичный уровень сигнала с компаратора 12 блока 9 сохраняется, а исчезает на выходе компаратора 12 блока 8, но так как элемент 19 ЗАПРЕТ включен запрещающим входом на выходе компаратора 12 блока 8, а сигнальн1 1м входом на выход компаратора 12 блока 9, то в этом случае на выходе элемента 19 появится -сигнал, свидетельствующий о выходе из строя канала обратной связи по скорости и переходе системы на работу с обратной связью по ЭДС. На вььчодах элементов 18, 20 и 21 сигналов нет. В случае отказа в цепи обратной связи по ЭДС канал обратной связи по скорости сохраняется, ключевой элемент 14 блока 8 открыт, а в блоке 9 не вьшолняется условие Пд на компараторе 12, и на выходе компаратора, отсутствует сигнал. Ключевой элемент 14 блока 9 закрыт. Так как элемент 20 ЗАПРЕТ включен запрещающим входом на выходе компаратора 12 блока 9, а сигнальным входом на выход компаратора 12 блока 8, то в этом случае на выходе элемент 20 ЗЛЕРЕТ появится сигнал, свидетельствующий о выходе из строя канала обратной связи по ЭДС и отсутствии резерва. На выходах элементов 18, 20 и 21 сигналов нет. При отказе в цепях обратных связей по скорости по ЭДС отсутствуют сигналы Ucj и U на инверсных входах сумматоров 10 блоков 8 и 9 на компараторах этих каналов соответственно не выполняются условия Ц, Ул . Кл,очевые элементы 14 обоих блоков закрыты. При этом исчезновение единичных сигналов с выходов обоих компараторов 12 блоков 8 и 9 приводит к появлению выходного сигнала у элемента 21, свидетельствукш;его о том, что оба канала обратной связи неисправны и одновременно следует отключение блока регулирования скорости 2 электропривода (неисправность других элементов системы управления электроприводом выявляется и блокируется друстоянии) ключевые элементы 14 блоков 8 и 9. В этом случае система управления электроприводом будет разомкнута и этот режим-может использоваться как наладочный. В режиме нормального функционирования системы управления ключ 16 разомкнут.

При отказе тахогенератора переход к использованию обратной связи по ЭДС двигателя выполняется с сохранением статических характеристик сих:темы, связывающих угловые скорости fi напряжение задания.

Для этого необходимо установить коэффициент передачи тахометрического моста от ЭДС двигателя к напряжению обратной связи равным коэффициенту передачи от ЭДС двигателя к напряжению тахогенератора в системе с тахогенератором.

При этом быстродействие и статическая точность регулирования системы с обратной связью по ЭДС несколько меньше, чем у системы с обратной связью по скорости, что можно допус-, тить на время резервирования.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ЗАДАННОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ, содержащее входной сумма-Гор, тахогенератор и датчик напряжения, выходы которых связаны с компараторами, вторые входы которых подключены к блоку опорных напряжений, элемент И, о т- личающееся тем, что, с целью повышения надежности путем резервирования и индикации неисправности, дополнительно введены датчик тока, функциональный преобразователь в виде аналоговой модели электропривода, входной сумматор, два измерительных сумматора, два блока выделения модуля сигнала, два ключевых элемента, четыре элемента ЗАПРЕТ, элб:мент И-НЕ и ключ выбора режима работы, причем вход функционального преобразователя подключен параллельно прямому входу входного сумматора, выход которого предназначен для подключения к блоку рехулированкя . рости вращения электродвигателя, BUIход функционального преобразователя соединен с двумя параллельными цепочками, состоящими из последовательно соединенных измерительного сумматора, блока выделения модуля сигнала, компаратора, элемента ЗАПРЕТ и ключевого элемента, причем выход тахогенератора соединен с инверсным входом измерительного сумматора первой цепочки и через ключевой элемент первой цепочки - с инверсным входом входного сумматора, выходы датчика напряжения и датчика тока соединены с инi версным входом измерительного сумматора, второй цепочки и через ключе(Л вой элемент второй цепочки - с инверсным входом входного сумматора, при этом выход компаратора первой цепочки соединен также с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ второй цепочк-и, выход компаратора второй цепочки соединен через ключ выбора режима работы с запрещающим входом элемента ч ЗАПРЕТ первой цепочки, при этом вы ходы компараторов соединены также 4 с входами элементов И и И-НЕ, треть им и четвертым элементами ЗАПРЕТ, 1 причем сигнальный вход третьего и запрещающий вход четвертого элементов ЗАПРЕТ подключены к компаратору первой цепочки, а сигнальный вход четвертого и запрещающий вход треть- его элементов ЗАПРЕТ подключены к компаратору второй цепочки, причем выходы элементов И, И-НЕ, третьего ;И четвех того элементов ЗАПРЕТ подключены, к цепям сигнализации.