Электропривод постоянного тока Советский патент 1986 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в широкорегулируемых и следящих электроприводах постоянного тока, используемых в механизмах подач металлорежущих станков и прессов , роботах, манипуляторах.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 - схема узла контроля напряжения источника питания; на фиг. 3 - схема исполнительного элемента с памятью.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1 и последовательно соедик базе транзистора 21 и являются входом узла 17, а другими зажимами - соответствен но к положительному и отрицательному полюсам источника питания, резистор 20 в

5 цепи коллектора соединен с положительным полюсом источника питания, а эмиттер транзистора 21 соединен с общей шиной кстовдшка питания.

Исполнительный элемент 7 с памятью

Ш (фит. 3) содержит транзистор 22, диод 23, три резистора 24-26, конденсатор 27 и тири- сторный элемент 28, причем анод диода 23 и зажим первого резистора 24 соединены с положительным полюсом источника питания.

ненные . источник 2 задания, узел 3 срат ения, широтно-импульснь1Й преобразователь 4, ин 15 катод диода 23 - с эмиттером и одной из из выходов которого соединен с якоремобкладок конценсатора 27, второй зажим перэлектродвигателя 1, а второй - с входом узла . вого резистора 24 соединен с базой тран- 5 контроля параметров электродвигателя 1,зисшра 22, коллектор транзистора 22 через

тахогенераторем 6, выход которого соединенвторой резистор 25 и вход тиристорного

с вторым входом узла 3 сравнения и вторым 20 элемента 28 соединен с второй обкладкой входом узла 5 контроля параметров электро-конденсатора 27 и общей шиной, а в силовой выход тиристорного элемента 28 включен резистор 26.

Электропривод работает следующим 25 образом.

При включении сети и ненулевом сигнале задания узел 3 сравнения выдает сигнал рассогласования, так как электродвигатель 1

двигателя 1, исполнительный элемент 7 с памятью, силовой выход которого соединен с якорем электродвигателя 1, узел 8 контроля параметров сети, выход которого соединен с входом узла 9 задержки переднего фронта импульса, один трехвходовой 10 и два двух- входовых узла II и 12 совпадения, два инвертора 13 и 14, два узла 15 и 16 задержки изаторможен и напряжение тахогенератора 6

узел 17 контроля напряжения исто1шика пита- зо равно нулю. Однако широтно-нмпульсный

НИН, причем входы первого узла 10 совпадения соединены с выходами узла 8 контроля параметров сети, узла 5 контроля параметров электродвигателя 1 и первого инвертора 13, а выход - с первым входом второго уз- поступающего с узла 5 контроля параметров

преобразователь 4 заперт нулевым сигналом с узла 9 задержки переднего фронта, поступающего через узел 11 совпадения. При этом независимо от полярности сигнала.

ла 11 совпадения и входом второго инвертора 14, выход узла 9 задержки переднего фронта импульса соединен с входом первого узла 15 задержки и с вторым входом второго узла 11 совпадения, выход которого соединен с блокирующим входом широтно- импульсного преобразователя 4, входы третьего узла 12 совпадения соединены с выходами первого узла 15 задержки и второго инвертора 14, а выход но соединенные второй узел 16 задержки и узел 17 контроля напряжения источника питания - к входу исполнительного элемента 7 с памятью, управляющий выход исполнительного элемента 7 с памятью соединен с входами источника 2 задания и первого .инвертора 13.

Узел 17 контроля напряжения источника питания (фиг. 2) состоит их трех резисторов 18-20 и транзистора 21 и выполнен в виде усилительного каскада по схеме с общим эмиттером, причем первый и второй резисторы 18 и 19 подсоединены первыми зажимами

электродвигателя 1 (а он в этом случае выдает сигнал несоответствия скорости электродвигателя 1 сигналу задания, т. е. нуль), на выходе узла 12 совпадения - логический нуль, который инвертируется узлом 17 контроля напряжения истош1ика питания з правле- ния и, поступая на исполнительный элемент 7 с памятью, держит коммутирующий элемент (например, гиристор) в запертом

через последователь- ., состоянии.

. .45 ,

Пс окончании переходных процессов в электроприводе узел 9 задержки переднего фронта выдает логическую единицу, на входе узла 11 совпадения - тоже нуль, итрото50 импульсный преобразователь 4 заперт, электродвигатель I заторможен. Таким образом, при использовании узла 5 контроля ров электродвигателя 1 и ненулевом сигнале задания запустить электропривод невозможно.

55 Аналогичньп режим в электроприводе будет существовать, если при включении сети нарушена логика работы цгарогио-импульсного преобразователя 4.

к базе транзистора 21 и являются входом узла 17, а другими зажимами - соответствен но к положительному и отрицательному полюсам источника питания, резистор 20 в

5 цепи коллектора соединен с положительным полюсом источника питания, а эмиттер транзистора 21 соединен с общей шиной кстовдшка питания.

Исполнительный элемент 7 с памятью

(фит. 3) содержит транзистор 22, диод 23, три резистора 24-26, конденсатор 27 и тири- сторный элемент 28, причем анод диода 23 и зажим первого резистора 24 соединены с положительным полюсом источника питания.

15 катод диода 23 - с эмиттером и одной из обкладок конценсатора 27, второй зажим пер поступающего с узла 5 контроля параметров

преобразователь 4 заперт нулевым сигналом с узла 9 задержки переднего фронта, поступающего через узел 11 совпадения. При этом независимо от полярности сигнала.

Если при включении электропривода сигнал источника 2 задания равен нулю, то как в начале, так и после окончания переходных процессов в электроприводе, вызванных включением, сигнал на выходе узла .5 контроля парамегров электродвигателя 1 равен логической единице (при условии, что логика работы преобразователя 4 не нарушена). А так как сигнал на выходе ршвертора 13 соответствует логш1еской единице, то узлы 10 и

11совпадения также выдают единицу и iirapoTHo -импульсный преобразователь 4 отпирается и готов к работе. В этот момент времени коммутирующий элемент (например, тиристор) исполнительного элемента 7 с памятью закрыт (якорь электродвигателя 1- неэашунтирован), так как на выходе узла

12совпадения и узла 16 задержки логический нуль, а на выходе узла 17 контроля напряжения источника питания управления логическая единица.

При поступлении сигнала задания с источника 2 задания электропривод переходит в режим слежения по скорости (двигательный режим), характеризующийся выделением сигнала рассогласования между сигналом источника 2 задания и сигналом тахогенератора 6. Тем самым происходит автомагическая регулировка скорости электродвигателя.

При выключении сети в режиме слежения по зо при котором выходные параметры электроскорости происходит следующее. Узел 17 контроля напряжения источника питания управления фиксирует понижение напряжения источника питания схемы управления и выдает логический нуль на исполнительный элемент 7 с памятью, который открывается и шунтирует якорную обмотку электродвигателя 1, производя тем самым динамическое торможение.

Если в режиме слежения произошло изменение параметров питающей среды (понижение напряжения и т. д.), то узел 8 контроля параметров сети выдает логический нуль, который сразу отрабатывается узлом 9 задержки переднего фронта, узлом 11 совпадения, и запирает широтно-импульсный преобразователь 4. При этом узел 5 контроля параметров электродвигателя 1 фиксирует нарушение логики работы широтно-импульс- ного преобразователя 4 и выдает логический нуль, который передается узлом 10 совпадения инвертируется инвертором 14, и, поступая на узел 12 совпадения, отпирает его. Далее эта команда проходит через узел 16 задержки, инвертируется узлом 17 контроля напряжения источника питания управления и производит отпирание исполнительного элемента 7 с памятью, который производит шунтирование якорной обмотки и динамическое тор35

40

45

50

55

двигателя 1 не соответствуют управляющем сигналу, то срабатывает узел 5 контроля п раметров электродвигателя 1 , затем проис ходит запирание широтно-импульсного преоб разователя 4 и через время, определяемое узлом 16 задержки, происходит динамическое торможение системы контроля электропривода точно так же, как при изменении параметров питаюшсй сети.

Если в режиме слежения по скорости пр исходит исчезновение напряжения источника питания системы управления, то узел 17 ко троля напряжения источника питания выдает команду на запира1 ие электропривода через исполнительный элемент 7 с памятью. При этом прюисходит остановка программы источника 2 задания (если в качестве источника задания используется система ЧПУ) или прюсто отключается сигнал задания при применении других источников.

Узел 17 контроля напряжения источника питания работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе узла 17 логическая единица, т. е. транзистор 21 закрыт смещением ,по базе . При поступлени на его вход логической единицы транзистор 21 открывается и выходной сигнал узла 17 становится равным нулю, открывая тем самым исполнительный элемент 7 с памятью.

03679«

можение электродвигателя 1. Время открытого состояния . исполнительного элемента длится период времени, пока логический нуль через узел 15 задержки не пройдет на узел 12 5 совпадения. Это время выбирается в пределах от 25 до 30 мс. Этого времени вполне достаточно для поджигайия тиристорного элемента 28 в исполнительном элементе 7 с памятью. Далее тиристорный элемент 28

10 работаег самостоятельно, пока не закончится ток в якорной обмотке электродвигателя 1. Одновременно с включением исполнительного элемента 7 с памятью, который выдает при включении логическую единицу на (5 равляющем выходе.,происходит остановка программы источника задания Е, если в качестве источника задания используется, например, система ЧПУ, и запирание узла 10 совпадения через инвертор 13. Далее широт20 но-импульсный преобразователь 4 запирается, узел 5 контроля параметров электродвигателя 1 выдает логический нуль, и запустить электродвигатель 1 теперь можно лишь в том случае, если выключить сеть и устранить неис-

25 правность.

Если в режиме слежения по скорости происходит неисправность в широтно-импульсном преобразователе 4, обрывается цепь тахогенератора 6 или возникает любой другой режим.

двигателя 1 не соответствуют управляющему сигналу, то срабатывает узел 5 контроля параметров электродвигателя 1 , затем происходит запирание широтно-импульсного преобразователя 4 и через время, определяемое узлом 16 задержки, происходит динамическое торможение системы контроля электро привода точно так же, как при изменении параметров питаюшсй сети.

Если в режиме слежения по скорости происходит исчезновение напряжения источника питания системы управления, то узел 17 контроля напряжения источника питания выдает команду на запира1 ие электропривода через исполнительный элемент 7 с памятью. При этом прюисходит остановка программы источника 2 задания (если в качестве источника задания используется система ЧПУ) или прюсто отключается сигнал задания при применении других источников.

Узел 17 контроля напряжения источника питания работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе узла 17 логическая единица, т. е. транзистор 21 закрыт смещением ,по базе . При поступлении на его вход логической единицы транзистор 21 открывается и выходной сигнал узла 17 становится равным нулю, открывая тем самым исполнительный элемент 7 с памятью.

При исчезновении отрицательного напряжения источника питания (например, из-за закорачивания) напряжение на базе транзистора 2) станет равным - из-за того, что номиналы 18 и 19 примерно одинаковы, поэтом транзистор 21 откроется и напряжение на выходе узла станет равным нулю.

При исчезновении положительного напряжения источника напряжение на выходе узла равно огаошению

-ER

и,

ex

8Ы RI84-RI94-R

ex

где

и

ВЫХ

RBX

напряжение на выходе узла; входное сопротивление испол - гелыюго элемента 7 с памятью.

В любом из приведенных напряже ние на выходе узла 17 контроля напряжения источника приближено к нулю, что вызы- . вает срабатывание исполнительного элемента 7 с памятью.

Исполнительный элемент 7 с памятью работает следуюп1им образом. В исходном состоянии транзистор 22 закрыт базовым смещением, обеспечиваемым резистором 24 и диодом 23. Конденсатор 27 заряжен до напряжения Е, ток по цепи диод 23 - транзистор 22 - резистор 25 - управляющие электроды ти- ристорного элемента 28 не течет. Поэтому ти- ристорный элемент 28 закрыт и шунтирование якоря не происходит. При постуапении на вход исполнительного элемента 7 с память логического нуля с узла 17 контроля напряжения источника транзистор 22 открывается и открывает тиристорный элеменг 28, закора-, чивая тем самым якорь электродвигателя 1

через резистор 26. Если тиристорный элемент 28 содержит два тиристора, силовые элекгроды которых включены встречно-параллельно, то зажигается гот из них, который обеспечивает прохождение якорного тока электро,1чи- гателя 1, вызванного действием лротивоэлек- тродвиясущей силы, в прямом направлении. При исчезновении положительного напряжения источника литания диод 23 закрывается, а транзистор 22 открывается под дей- команды, поступающей с узла 17 контроля напряжения источника, и коЕщен- сатор 27 разряжается по цепи транзисторного элемента 28. Работа остальных элементов узла аналогична описанной выше.

При исчезновении отрицательного-напряжения ист-Очника работа исполнительного элемента 7 с памятью происходит так же, как при поступлении команд1 1 на отпирание с узла 17 контроля напряжения источника.

j

Таким образом, предлагаемый электропривод обеспечивает повытнение надежности в аварийных режил/гах работы, вызванных неисправностью шире ГНС-импульсного преобразователя, несоответствием выходных параметров электродвигателя управляющему сигналу, либо при выходе из строя источника питания схемы управления, производит сначала запирание широтно-импульсного преобразователя, предохраняя от выгорания силовые элементы,, а затем динамическое торможение электродвигателя. Кроме гого электропривод производит аварийное торможение э.лектродвигателя при изменении параметров питающей сети и при выключении питающей сети.

Фиг.г

Редактор Н. Тупица

Сосгавигель М Кряхтунова

Техред З.Шлий

Заказ 8429/60

Тираж 645Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.З

Корректор Л. ПилипеН1«)