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

ной сигнал логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 соответствует логической 1. На выходе логического элемента ИЛИ 12 также присутствует , что приводит к сраМ

логическая

батыванию релейного элемента 10 с контактным выходом. Цепь питания магнитного пускателя размыкается, выключается питание силового выпрямителя, 1 ЗоП. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано в механизмах подач металлообрабатывающих станков, роботов и других машин с высоким быстродействием. Целью изобретения является повышение надежности электропривода. Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный через импульсный преобразователь 2, шунтированный конденсатором 3, к выходу силового выпрямителя 4, Электропривод надежно работает при обрыве разрядной цепи 8 или вкдачения ее при отсутствии сигнала порогового элемента 16, при пробе цепи динамического торможения 15 или.включении ее при ложном сигнале на входе, а также при перенапряжениях в питающей сети. Например, при обрыве разрядной цепи 8 р напряже1 1ие на выходе датчика 9 тока соответствует логическому О. При О) сигнале на выходе порогового элемента 16, равном логической 1, выход

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах подач металлообрабатывающих станков, преимущественно с ЧПУ, роботов и других машин, в которых требуется высокое быстродействие.

Цель изобретения - повьш1ение надежности в работе электропривода.

На фиг, 1 приведена принципиальная блок-схема лредлагаемого электропривода; на фиг, 2 - схема цепи динамического торможения,

Электропривод содержит электродвигатель 1 , подключенный через и мпульсный преобразователь 2, шунтированный конденсатором 3, к выходу силового выпрямителя 4 вход, которого соединен с узлом 5 коммутации и входом , выпрямителя 6, выход последнего соединен с нуль-органом 7, разрядную цепь 8, один из выводов которой подключен к выводу конденсатора 3, датчик 9 тока, релейньй элемент 10 .с контактным выходом, времяимпульсный элемент 11, логические элементы ИЛИ 12s И 13 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ РШИ 14, цепь 15 динамического торможения и пороговый элемент 16. Причем датчик 9 тока включен между свободньми выводами конденсатора 3 и разрядной цепи 8, параллельно ей подключена цепь15 динамического торможения, управляющий вход которой подключен к выходу логического элемента И 13, к одном-у входу которого подключен выхо нуль-органа 7, а к другому - контактный выход узла 5 коммутации электропривода, выход логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 14 через элемент ИЛИ 12 подсоединен к входу релейног,о элемента 10, контактньй выход которого подключен к входу узла 5 коммутации электропривода. Управляющий вход разрядной, цепи 8 соединен с входом логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 14 и с выходом порогового элемента 16, подключенного параллельно конденсатору 3, а другой вход логического элемента ИЛИ 12 подсоединен к выходу времяимпульсного элемента 115 вход которого подключен к выходу датчика 9 тока и свободному входу логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14.

Цепь 15 динамического торможения tодержит два последовательно соединенных оптотиристора 17 и 18, причем оптотиристор 17 шунтирован резистором 19, два стабилитрона 20 и 21,

два формирователя управляющих сигналов, каждый из которых состоит, соответственно из логических элементов 4И 22 и 23 и резисторов 2 и 25, К входу формирователя управляющего сигнала оптотиристора 17, шунтированного резистором 19, подключено инерционное звено 26.

Импульсныйпреобразователь 2 выполнен по схеме мостового реверсора: обратньм мост образован диодами 27 - 30, а прямой - транзисторными ключами 31-34.

В качестве исполнительных может быть использован не один электродвигатель 1, а несколько (в случае многокоординатного электропривода), каждый из которых через свой импульсный преобразователь подключается параллельно конденсатору 3.

Электропривод работает следующим образом.

При включении питания (пусковые аппараты не показаны) через контакт

релейного элемента 10 с контактным выходом поступает напряжение на обмотку магнитного пускателя узла 5 коммутации, который включается, и сетевое напряжение поступает на силевой выпрямитель 4.

В двигательном режиме чередуются этапы: А - электродвигатель 1 через пару диагонально расположенных управляемых ключей импульсного преобразователя 2 подключен к силовому вьтрямителю 4 (на этом этапе ток якоря растет) и В - один из управляемых ключей, например 34, выключен и якорный ток уменьшается, замыкаясь через управляемый ключ 31 и обратньй диод 29.

При работе электропривода в тормозном режиме имеют место этапы противовключения (когда -оба диагонально расположенных управляемых ключа импульсного преобразователя 2 включены) и этапы динамического напряжения (когда один из управляющих ключей выключен, а ток электродвигателя 1 замыкается через другой управляемьй ключ и обратный диод). На этапе противовкпючения потребляется энергия от силового вьшрямителя 4 (как на этапе А двигательного режима). На этапе динамического торможения силовой выпрямитель 4 работает на холостом ходу (как на этапе Б). На этапах противовключения динамического торможения ток в двигателе растет, либо под действием напряжения силового выпрямителя и согласно с ним направленной ЭДС двигателя (на этапе противовключения), либо под действием только ЭДС двигателя (на этапе динамического торможения, при большой скорости двигателя).

Ограничение якорного тока в режиме торможения имеет место на этапах рекуперативного (генераторного) торможения, тогда управляемые ключи импульсного преобразователя 2 заперты, а ток двигателя через два диагонально расположенных обратных диода импульсного преобразователя 2 замыкается, уменьшаясь по своей величине, через конденсатор 3, зар.яжая его сверх уровня, обусловленного сетевым напряжением силового выпрямителя 4.

Таким образом, происходит уменьшение, а значит, и ограничение якорного тока, а энергия вращения масс двигателя передается в конденсатор 3, напряжение на котором растет, В режиме торможения с ограничением яконого тока чередуются этапы противовключения, динамического торможения

и рекуперации. Когда в процессе торможения напряжения на конденсаторе 3 становится выше порога срабатывания элемента 16, последний срабатывает, включается разрядная цепь 8 и излишки энергии, накопленные в конденсаторе 3, рассеиваются разрядной цепью 8 до тех пор, пока напряжение на входе порогового элемента 16 не станет меньше его уровня отпускания,после чего разрядная цепь 8 выключается

При включении разрядной цепи В выходной сигнал датчика 9 тока соответствует логической 1 и, так как оба входных сигнала логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 14 соответствуют логической 1, его выходной сигнал соответствует логическому О а релейный элемент 10 остается в исходном состоянии, при котором его выходной контакт замкнут.

При выключении сетевого питания напряжение на выходе узла коммутации, а также выпрямителя 6 сразу же исчезает (так как выпрямитель 6 бесфильтровьй), сигнал на выходе нульоргана 7 (на первом входе элемейтаИ 13) соответствует логической 1. На втором входе элемента И 13, соединенном с блок-контактом магнитного пускателя узла 5 коммутации, сигнал также соответствует логической 1 (при включенном состоянии последнего) . Поэтому в этом случае на выходе элемента И 13 (и на входе цепи 15 динамического торможения) сигнал соответствует логической 1.

При поступлении сигнала на вход цепи 15 динамического торможения (фиг. 2) на выходе логического элемента 4И 23, устанавливается сигнал логической 1, который превышает порог срабатывания стабилитрона 21, и тиристор 18 включается, образуя цепь разряда конденсатора 3 через резистор 19. Включение оптотиристора 17 происходит с задержкой, определяемой параметрами инерционного эвена 26 и порогом срабатьшания логического элемента 4И 22, нагрузкой которого является резистор 24. Стабнгщтрон 20 (21) предназначен для того, чтобы сигнал, соответствующий логическому О на выходе элемента 4И 22 (23) не поступал на управляющий вход оптотиристора 17 (18). Напряжение питания (+15В) формирователей управляющих сигналов цепи 15 динамического торможения осуществляется от выпрямителя с конденсаторным фильтром .(не показан) для того, чтобы в момен включения оптотиристора 17 напряжени +15В еще сохранялось. При включении тиристора 17 остаток конденсатора 3 разряжается через оптотиристоры 18 и 17, минуя резистор 19, Динамическое торможение электродвигателя 1 начинается с момента, когда убьгоающее в процессе разряда напряжен:ие конденсатора 3 становится меньше, чем ЭДС вращающегося двигателя и вначале цепь динамического торможения н;ключа ет в себя резистор 19, которьй огра ничивает ток разряда конденсатора 3 и ток электродвигателя 1.

По мере разряда конденсатора 3 и уменьшения ЭДС двигателя необходимость ограничения тока через оптотиристор 18 исчезает, и для увеличения тока двигателя и, следовательноj интенсивности торможения включается оптотиристор 17, шунтирующий ограничитальный резистор 19.

Возможны следующие аварийные ре жимы в электроприводе:

I.Обрыв разрядной цепи 8 при выходе из строя ее элементов или ерабатьшании ее защиты из-за перегрузки

II.Включение разрядной цепи 8 при отсутствии выходного сигнала по™ рогового элемента 16

III.Пробой цепи 15 динамйчйского торможения или включение ее при ложном сигнале на входеJ

IV.Перенапряжение в питающей сети, обусловленное резким сбросом нагрузки, неустойчивостью сети.

Режим Г может привести к выходу из строя элементов импульсного преобразователя 2 из-за перенапряжений при рекуперативном торможении, так как энергия вращающихся масс электро двигателя 1 направлена в этом случае йа заряд конденсатора 3, а разрядная цепь 8 не обеспечивает (ввиду ее обрыва) разряд конденсатора 3. Напряжение на выходе датчика 9 тока соответствует логическому О, и как только в режиме торможения сигнал на выходе порогового элемента 16 будет соответствовать логической 1,, выходной сигнал логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 будет соответствовать логической 1, На входе логического элемента ИЛИ 12 присутствует логическая 1, на выходе логического элемента ИЛИ 12 также логическа i, что приводит к срабатыванию релейного элемента 10 с контактным выходом, которьй размыкает цепь питания обмотки магнитного пускателя узла 5 коммутации, питание силового выпрямителя 4 выключается. При выключении питания исчезает выходное напряжение выпрямителя 6 и на выходе нуль-органа 7, т.е. на входе логического элемента И 13 появляется логическая единица.

При срабатывании блок-контакта магнитного пускателя узла 5 коммутации на другом входе логического элемента И 13 также появляется сигнал, соответствующий логической 1. Вследствие этого на выходе элемента И 13 появляется сигнал, соответствующий логической Г,,цепь 15 динамического торможения включается и якорный ток замыкается по цепи: якор электродвигателя 1, диод 28 (30), цепь 15 динамического торможения; датчик 9 тока, диод 29 (27). При неисправности в цепи подачи управляющего сигнала в разрядную цепь 8 или при неисправности разрядной цепи приводящей к длительному включению последней, срабатывает времяимпульсный элемент 11 и выключается силовое питание электропривода, чем устраняется опасность вьлхода из строя элементов силового вьшрямителя А и разрядной цепи 8 из-за перегрузок по току.

Аварийный режим II может привести к выходу из строя элементов разрядной цепи 8 и силового выпрямителя 4 из-за того, что в этом случае резко возрастает уровень среднего значения тока разрядной цепи, который становится равным пиковому значению.

Напряжение на выходе датчика 9 тока соответствует логической 1, а напряжение на выходе порогового элемента 16 в двигательном режиме , т.е. так же, как и в предыдущем случае, сигналы на выходах логического элемента ИС СЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14 неодинаковы и его выходной сигнал соответствует логической 1. Далее работа электропривода завершается по алгоритму, описанному в аварийном режиме 1.

В аварийном режиме III через датчик 9 тока протекает ток от силового выпрямителя 4 через цепь 15 динамического торможения. Логический элемент ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЖ 14 срабатывает и питание силового вьшрямителя 4 отключается таким же образом, как при аварийных режимах J и II.

В случае аварийного режима IV срабатывает пороговый элемент 16, выходной сигнал которого поступает на управляющий вход разрядной цепи 8. Если перенапряжения в сети кратковременны, то вследствие срабатывания разрядной цепи 8 перенапряжения на конденсаторе 3 уменьшаются и опасность пробоя элементов импульсного преобразователя 2 устраняется. Если перенапряжения в питающей сети имеют длительный характер, то соответствен но увеличивается длительность сигнала на выходе датчика 9 тока, вследствие чего времяимпульсный элемент 11 срабатывает и его выходной сигнал через элемент ИЛИ 12 поступает на вход релейного элемента 10, срабатьшание которого ведет к выключению питания силового выпрямителя 4 и торможению электродвигателя 1. Формула изобретения

мент с контактным выходом, времяимпульсный элемент, логические элементы ИЛИ, И и ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, цепь динамического торможения и пороговьм элемент, причем датчик тока включен между свободными выводами конденсатора и разрядной цепи, .параллельно ей подключена цепь динамического торможения, управляющий вход которой подключен к выходу логического элемента И, к одному входу которого подключен выход нуль-органа, а к другому - контактный выход узла коммутаци электропривода, выход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ через элемент ИЛИ подсоединен к входу релейного элемента, контактньй выход которого подключен к входу узла коммутации электропривода, управляющий вход разрядной цепи соединен с входом логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ и с выходом порогового Элемента, под ключенного параллельно конденсатору, а другой вход элемента ИЛИ подсоединен к выходу времяимпульсного элемента, вход которого подключен к выходу датчика тока и свободному зходу логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

2, Электропривод по п, 1, отличающийся тем, что динамического торможения выполнена из двух последовательно соединенных оптотир исторов, один из которых шунтирован резистором, двух стабилитронов, двух формирователей управляющего сигнала, каждый из которых состоит из логического элемента 4И и резистора, причем к входу формирователя управляющего сигнала оптотиристора, шунтированного резистором, подключено инерционное звено, а выходы формирователей управляющего сигнала через стабилитроны подключены к управляющим входам оптотиристоров.