Устройство для защиты электродвигателя постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК H02H7/08 H02P5/06 

112

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты электродвигателей постоянного тока, и может быть использовано в электроприводах -механизмов подач ме- таллообрабатывающих станков-роботов, в которых требуется высокая надеж- ность.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для защиты электродвигателя постоянного тока; на фиг.2 приведена блок-схема и таблица состояния логического блока.

Устройство для защиты электродвигателя постоянного тока содержит последовательно соедин енные блок 1 задания, первый сумматор 2, регулятор 3 скорости, однопороговый компаратор 4 и второй сумматор 5, первый вход которого соединен с выходом блока 1 задания , а второй подключен к выходу датчика 6 ЭДС двигателя. Кроме того, устройство содержит второй 7 и тре- тий 8 однопороговые компараторы и последовательно соединенные логичес- кий блок 9, реализующий функцию А-X+ + В Х С, где А, В, X - входы логического блока 9, принимающие значе- кия 1 или О , С - выход логического блока 9, элемент ИЛИ 10, элемент 11 задержки и исполнительный элемент 12, первый вход элемента ИЛИ 10 подключен к выходу С логического блока 9, а второй вход соединен с выходом элемента 11 задержки и входом исполнительного элемента 12, выход первого однопорогового компаратора 4 подключен к входу X логического блока 9, выход второго однопорогового компаратора 7 подключен к входу.В логического блока 9, выход третьего одно- порогового компаратора 8 соединен с входом А логического блока 9, а входы второго 7 и третьего 8 однопороговых компараторов соединены с выходом второго сумматора 5.

Устройство для защиты ЭЛеКТрОДВИ-

гателя работает следующим образом.

При включении питания исполнительный элемент 12 подключает катушку силового пускателя (контактора) к сети (рабочее состояние). В результате по- дается силовое питание на электропривод.

Если сигнал с выхода блока 1 задания равен нулю, то на выходе сум552

матора 2 и регулятора 3 скорости сигнал также равен нулю. .Скорость двигателя равна нулю, поэтому выходное напряжение на выходе датчика 6 ЭДС также равно нулю. Равно н,улю напряжение и на выходах однопороговых компараторов 7 и 8, так как последние обладают зоной нечувствительности. На выходе- однопорогового компаратора 4 сигнал может быть равен нулю или единице.Таким образом, на входе А логического блока 9 присутствует О, на входе JB - также О и независимо от логического состояния сигнала на входе X логического блока 9 на выходе С этого же блока - О (фиг.2, строки 1,5 таблицы состояний).

На выходах элемента ИЛИ 10 и элемента 11 задержки - О, а исполнительный элемент 12 находится в рабочем состоянии.

При пуске электродвигателя на выходе блока 1 задания может появиться сигнал задания положительной или отрицательной полярности.

Если сигнал задания положительной полярности, то на выходе сумматора 2 присутствует сигнал положительной, а на выхо,де регулятора 3 скорости - отрицательной полярности. На выходе однопорогового компаратора 4 и входе X логического блока 9 появляется 1 На выходе сумматора 5 и на входах однопороговых компараторов 7 и 8 появляется сигнал положительной полярности. Если этот сигнал превышает зону нечувствительности элементов 7 и 8, то на выходе однопорогового компаратора 8 появляется О (вход А), а на выходе однопорогового компаратора 7 - I (вход В). На выходе С логического блока 9 и выходах элемента ИЛИ 10 и элемента II задержки - О (фиг.2, строка таблицы состояний 3). Двигатель разгоняется, увеличиваются сигналы отрицательной полярности на других входах сумматора 2 (обратная связ по скорости) и сумматора 5 (выход датчика 6 ЭДС). Режим пуска будет происходить до тех пор, пока сигнал обратной связи по скорости не станет равным по абсолютной величине сигналу задания. В этом случае сигналы на выходах сумматоров 2 и 5 имеют значения, близкие к нулю. Состояние устройства защиты не изменится.

При торможении на входе А логического блока 9 появляется 1, на вхо317.

де В - О, на входе-X - О, на выходе С - О (фиг.2, строка 6 таблицы состояний). Состояние устройства защиты не изменяется.

Аналогично устройство работает при отрицательном сигнале задания. Таким образом, при правильной работе электродвигателя в переходных процессах и в установившемся режиме исполнительный элемент 12 находится в ра- бочем состоянии.

В аварийном режиме работы при обрыве или к.з, цепи тахогенератора при сигнале положительной полярности на выходе блока 1 задания исчезает об- ратная связь по скорости, в результате ЭДС двигателя превышает заданное значение. В этом случае на выходе сумматора 2 присутствует сигнал положительной полярности, на выходе регулятора 3 скорости - сигнал отрицательной полярности, на входе X логического блока 9 - 1. Так как ЭДС двигателя превышает заданную, то на выходе сумматора 5 появляется сигнал отрицательной полярности, на входе В логического блока 9 - О, на входе А - 1. На выходе С логического блока 9 появляется 1, которая через элемент 1I задержки воздействует на исполнительный элемент 12 (фиг.2, строка 2 таблицы состояний). Элемент 11 задержки необходим для исключения ложного срабатывания защиты с самоблокировкой, возникающего, например, при реверсе (из-за наличия инерционности в цепях регулятора 3 скорости) или при воздействии помех. Одновременно сигнал с выхода элемента 11 за

держки поступает на другой вход элемента ИЛИ 10, блокируя его состояние Исполнительный элемент 12 обесточивает катзш1ку пускателя, который в свою очередь отключает силовое питание. Двигатель тормозится и на выходе С логического блока 9 появляется О. Однако на втором входе элемента ИЛИ 10 присутствует 1 и исполнительный элемент 12 находится в нерабочем состоянии. Происходит самобло- кировка защиты.

Аналогично срабатьгоает .защита при обрыве (к.з.) цепи тахогенератора при55 отрицательном сигнале с выхода блока 1 задания. В этом случае, на входе X логического блока 9 присутствует О, на входе В - 1, на входе А - О,

-5

5

0

0

5

0

5

S54

на выходе С - 1 (фиг.2, строка 7 таблицы состояний).

В аварийном режиме работы при неуправляемости регулятора скорости и сигнале положительной полярности на выходе блока 1 задания на выходе регулятора 3 скорости сигнал отрицательной полярности. При поступлении команды, например, на торможение двигателя на выходе блока 1 задания появляется О. Тогда на входе X логического блока 9 появляется 1, на входе В - О, на входе А - 1, на выходе С - 1, приводящая к срабатыванию исполнительного элемента 12 (фиг.2, строка 2 табли1у 1 состояний).

Аналогично происходит срабатывание исполнительного элемента 12 при неуправляемости регулятора 3 скорости при : работе с отрицательным сигналом задания.

Таким образом, логический блок 9 осуществляет логическую операцию: А Х + В-Х С,

Диаграмма состояний переключателя приведена на фиг.2.

Зона нечувствительности однопоро- говых компараторов 7 и 8 необходима для того, чтобы при выходном сигнале сумматора 5, близком к нулю, существовала однозначная определенность выходных сигналов, т.е. исключается одновременное появление 1 на входах А и В логического блока 9..

Элемент I1 задержки необходим для обеспечения помехоустойчивости и компенсирования запаздывания регулятора 3 скорости при отработке входного сигнала.

Таким образом, в предлагаемом устройстве при обрыве цепи тахогенератора, при к.з. в цепи тахогенератора, при неуправляемости регулятора скорости происходит распознавание аварийного режима и надежное отключение силового питания электродвигателя. L Высокай эффективность защиты связана с инвариантностью к типу двигателя, к изменению моментов инерции (изменению времени переходных процессов).

Благодаря определенному подключению логического блока 9 происходит автоматическая селекция рабочего и аварийного режимов, вследствие чего повышается надежность электропривода.

Формула изобретения I

Устройство для защиты электродви- гателя постоянного тока, содержащее

51297

последовательно соединенные блок задания, первый сумматор, регулятор скорости, однопороговый компаратор и исполнительный элемент, а также второй сумматор, первый вход которого 5 соединен с выходом блока задания, а второй вход - с выходом датчика ЭДС двигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены второй и трет тий однопороговые компараторы, последовательно соединенные логический блок реализующий функцию А X + + В Х « С, где А, В, X - входы логического блока, принимакяцие значения 1 или О, С - выход логического блока,

Ю

5

1556

элемент ИЛИ. и элемент задержки, причем первьтй вход элемента ШШ подключен к выходу С логического блока,второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом элемента задержки и входом исполнительного элемента, выход первого однопорогового компараторй подключен к выходу регулятора скорости, а выход - к входу X логического блока, выход второго однопорогового компаратора подключен к входу В логического блока, выход третьего однопорогового компаратора подключен к входу А логического блока, а входы второго и f третьего компараторов соединены с выходом второго сумматора.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты электродвигателей постоянного тока, и м.б. использовано в электро- приводах механизмов подач металлооб- рабатьгеающих станков и роботов. Цель изобретения - повьшение надежности. Устройство садержит последовательно - I соединенные блок задания 1, первый сумматор 2, регулятор скорости 3, однопороговый компаратор 4, логический блок (ЛБ) 9 с тремя входами А, В, X и выходом С, ко торый реализует функцию А Х + В Х С, элемент ИЛИ 10, элемент задержки (ЭЗ) 11 и исполнительный элемент 12. Входы второго сумматора 5 подключены к выходу блока задания Г и датчику ЭДС 6, а выход - к двум однопороговым компараторам 7, 8, имеющим зону нечувствительности, выходы которых соединены с входами А и В ЛБ 9. На вход X ЛБ 9 подключен вы- хоД однопорогового компаратора 4. При возникновении аварийных режимов в ра- боте электропривода: обрыве цепи тахо- генератора, к.з. в цепи тахогенерато- ра, неуправляемости регулятора скорости 3 изменяется состояние ЛВ 9 и на его выходе появляется логическая единица. Сигнал с выхода ЛБ 9 поступает через элемент ИЛИ 12 и ЭЗ 11 на исполнительный элемент 12, отключающий, силовое питание электропривода. Выход ЭЗ I1 соединен с входом элемента ИЛИ 12 для надежного блокирования защиты при срабатывании. 2 ил. Т (Л

Г

AL

ИГ

5

L..

1

3

6 7

Составитель .А. Рожкова Редактор А.Лежнина Техред А.Кравчук Корректор О.Луговая

Заказ 789/57 Тираж 619 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва;, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Фиг.2