Устройство для управления частотно-регулируемым электроприводом Советский патент 1987 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления частотно-регулируемы ми электронри водами металлорежущих станков, выемочных и камнерезных машин и др.

Цель изобретения - повышение надежности электропривода и его производительности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления частотно-регулируемым электроприводом; на фиг. 2 - диаграммы работы устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 частоты, подключенный к асинхронному двигателю 2, включающий соединенные между собой управляемый выпрямитель 3 с фильтром 4 и автономный инвертор 5, датчики 6-8 соответственно напряжения, тока и ЭДС двигателя, блоки 9 и 10 регулирования соответственно напряжепия и частоты, выходами подключенные соответственно к управляемому выпрямителю 3 и автономному инвертору 5, блок 11 реверса, задатчик 12 интенсивности, основной вход которого нодключен к выходу первого эле- .мепта 13 сравнения и первому входу второго элемента 14 сравнения, переключатель 15 полярности сигнала задания, выходом соединенный с первым входом блока 11 реверса, первый 16 и второй 7 компараторы, первый 18 и второй 19 / 5-тригге- ры, первое 20 и второе 21 электромагнитные реле, выходами подключенные соответственно к переключателю 15 полярности сигнала задания и к дополнительному входу задатчика 12 интенсивности, дискриминатор 22, одновибратор 23, управляемый ключ 24, логические элементы И 25 и И-НЕ 26, выход которого подключен к S-входу первого / S-триггера 18, усилитель-ограничитель 27, источник 28 опорных напряжений, первый выход которого соединен с вторым входом второго компаратора 17, а второй выход - с вторыми входами первого компаратора 16 и усилителя-ограничителя 27. Выход датчика 6 напряжения подключен к первому входу датчика 8 ЭДС и дополнительному входу блока 9 регулирования напряжения. Выход датчика 7 тока присоединен к второму входу датчика 8 ЭДС, к первому входу первого компаратора 16 и через управляемый ключ 24 к первому входу усилителя-ограничителя 27, выход которого подключен к второму входу первого элемента 13 сравнения, первый вход которого присоединен к первому выходу блока 11 реверса.

Выход задатчика 12 интенсивности подключен к задаюш,им входам блоков 9 и 10 регулирования соответственно напряжения и частоты, к первому входу второго компаратора 17 и к второму входу второго элемента 14 сравнения, выход которого через дискриминатор 22 связан с / -входом второго / 5-триггера 19. Дополнительный вход блока 10 регулирования частоты и второй вход логического элемента И 25 соединены с вторым выходом блока 11 реверса, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу датчика 8 ЭДС

и к дополнительному выходу блока 10 регулирования частоты. Выход первого компаратора 16 присоединен к / -входу первого / 5-триггера и к первому входу логического элемента И-НЕ 26, второй вход которого подключен к выходу второго компара тора 17. Выход первого / 5-триггера 18 подключен к входу первого электромагнитного реле 20, к первому входу логического элемента И 25 и через одновибратор 23 к S-входу второго / 5-триггера 19, а

5 выход логического элемента И 25 соединен с управляющим входом управляемого ключа 24.

Устройство для управления частотно-регулируемым электроприводом работает следующим образом.

0 При нормальном режиме работы электропривода сигнал на выходе усилителя-ограничителя 27 равен нулю, и частота выходного напряжения преобразователя частоты однозначно определяется величиной, сигнала задания, а чередование фаз (направление вращения электродвигателя) - полярностью сигнала на выходе блока И реверса.

При перегрузке электродвигателя 2 ток, снимаемый с датчика 7 тока, начинаQ ет превыщать максимально допусти.мое значение, заданное источником 28 опорных напряжений. В результате этого срабатывает первый компаратор 16 (момент t, фиг. 2), и на его выходе появляется сигнал логической единицы, который поступает на первый вход логического элемента И-НЕ 26 и на / -вход нервого / 5-тригге- ра 18. При этом на выходе логического элемента И-НЕ 26 поддерживается уровень логической единицы, а на выходе первого / 5-триггера 18 - уровень логического ну0 ля. Одновременно сигнал с датчика 7 тока поступает через замкнутый ключ 24 на первый вход усилителя-ограничителя 27 и на его выходе появляется сигнал, который, вычитаясь из сигнала с первого выхода блока 11 реверса в первом элементе 13 сравнения, уменьшает задаюнлий сигнал, поступающий через задатчик 12 интенсивности в блоки 9 и 10 регулирования соотвеп - ственно напряжения и частоты. В результате этого скорость вращения электродвигателя

Q 2 начинает снижаться. Частота вращения снижается до тех пор, пока не исчезнет нерегрузка электродвигателя 2. В том случае, когда перегрузка не исчезает, что имеет место при жестком стопорепии органа резания, частота вращения электродвигателя 2

5 снижается до нуля. При этом сигнал на выходе задатчика 12 интенсивности становится близким к нулю, в результате чего срабатывает второй компаратор 17 и на ei O

5

5

выходе и втором входе логического элемента И-НЕ 26 устанавливается уровень логической единицы.

Сигнал логического нуля, появившийся на выходе логического элемента И-НЕ 26, поступает на S-вход первого / 5-триггера 18, который переводится во включенное состояние. При этом срабатывает первое электромагнитное реле 20 и своими контактами в переключателе 15 полярности сигнала задания изменяет полярность сигнала задания на входе блока 11 реверса. Одновременно на первом входе логического элемента И 25 устанавливается уровень логической единицы. В результате этого происходит торможение и остановка электродвигателя 2. При наличии сигналов разрешения на реверс на трех входах блока 11 реверса, поступаю- ш,их с выхода переключателя 15 полярности сигнала задания (о команде на реверс), с датчика 8 ЭДС (об остановке двигателя) и с дополнительного выхода блока 10 регулирования частоты (об отсутствии коммутации в автономном инверторе), с второго выхода блока 11 реверса на дополнительный вход блока 10 регулирования частоты поступает команда на реверс кольцевого распределителя (момент t, фиг. 2). Одновременно на втором входе и на выходе логического элемента И 25 устанавливается уровень логической единицы и управляемый ключ 24, размыкаясь, снимает выходной сигнал датчика 7 тока с первого входа усилителя-ограничителя 27, тем самым исключается влияние сигнала с выхода датчика 7 тока на скорость двигателя 2 при реверсе. В. результате этого происходит ре- верс электродвигателя 2 и его разгон в противоположном направлении, тем самым устраняются условия стопорения исполнительного органа.

В тот момент, когда ток электродвигателя 2 снизится до 0,3-0,5 номинального тока, срабатывает первый компаратор 16, первый / 5-триггер 18 переводится в исходное состояние, отключается первое электромагнитное реле 20 и своими контактами в переключателе 15 полярности сигнала задания изменяет полярность сигнала задания на входе блока 11 реверса (момент з, фиг. 2). Одновременно на входе одновиб- ратора 23 сигнал изменяется с логической единицы до нуля и, на его выходе устанавливается уровень логического нуля (одновибратор 23 реагирует только на спад импульса). Срабатывают второй / 5-триггер 19 и второе электромагнитное реле 21, которое своим контактом уменьшает интенсивность изменения (увеличения) частоты в за- датчике 12 интенсивности. Аналогично при наличии сигналов разрешения на трех входах блока 11 реверса происходит повторный реверс электропривода ( /4, фиг. 2). Управляемый ключ 24 замыкается, так как на выходе логического элемен0

5

та И 25 устанавливается уровень логического нуля. В результате этого происходит разгон вперед электродвигателя 2 с меньшей интенсивностью изменения частоты, т. е. проработка режущим органом препятствия, вызвавшего стопорение, осуществляется с меньшей скоростью. Интенсивность разгона выбирается такой, чтобы проработать препятствия без стопорения. По окончании разгона электродвигателя 2 сигналы на основном входе и выходе за- датчика 12 интенсивности становятся близкими по величине и на выходе второго элемента 14 сравнения сигнал становится близким к нулю, срабатывает дискриминатор

5 22, реагирующий па уровни, близкие к нулевым, переключается второй / 5-триггер 19. Отключаясь, второе электромагнитное реле 21 устанавливает в задатчике 12 интенсивности исходную интенсивность изменения частоты. Схема приходит в исход0 пое состояние.

Таким образом, предлагаемое устройство в отличие от известных при наличии на режущем исполнительном органе момента сопротивления, болыпего максимального момента электропривода, первоначально обеспечивает снижение скорости врап1ения иснолнительного органа практически до нуля при сохранении .момента электродвигателя, пытающегося преодолеть препятствие, и

0 в случае, если скорость исполнительного органа снизилась до нуля, а препятствие, вызвавшее стопорение исполнительного органа, не преодолено, осуществляется отвод исполнительного органа от препятствия с контролем тока электродвигателя и с по5 следующей подачей исполнительного органа на препятстг5ие, но с меньшей интенсивностью разгона. обеспечиваюп1ей проработку препятствия исполнительным органом. Так как устройстве исключает работу электропривода на «упор в случае трудпо0 преодолимого препятствия, а предусматривает отвод исполнительного органа и проработку препятствия с пониженной скоростью, то в этом случае исключаются срыв инвертора преобразователя частоты, «опрокидывание асинхронного электродвигателя,

т. е. повышается надежность электропривода. Так как преодоление препятствия происходит автоматически, без вме1пательства оператора, то за счет сокра1цения времени проработки препятствий повьииается произво0 дительность электропривода. Эффект повышения надежности и производительности электропривода тем выше, чем бо.1ьп1е разрушаемый материал имеет твердых включений.

5Формула изобретения

Устройство для управления 4acTOTiio-|ie- гулируемым электроприводом, содержащее

преобразователь частоты, подключенный к асинхронному двигателю, составленный из соединенных между собой управляемого выпрямителя, фильтра и автономного инвертора, блоки регулирования нанряжения и частоты, выходы которых подключены соответственно к управляемому выпрямителю и автономному инвертору, задатчик интенсивности, блок реверса, датчики тока, напряжения и ЭДС двигателя, два элемента сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности электропривода, и его производительностиJ в него введень два компаратора, одновибратор, логические элементы И и И-НЕ, два / 5-триггера, два электромагнитных реле, управляемый ключ, усилитель-ограничитель, переключатель полярности сигнала задания, дискриминатор, источник опорных напряжений, а задатчик интенсивности снабжен дополнительным входом, причем выход переключателя полярности сигнала задания подключен к первому входу блока реверса, iiepBiim выход которого присоединен к первому входу первого элемента сравнения, выходом подключенного к основному входу задатчика интенсивности, выход которого присоединен к задающим входам блоков регулирования напряжения и частоты, основной вход и выход задатчика интенсивности присоединены соответственно к первому и второму входам второго элемента сравнения, выход которо- о через дискриминатор подключен к R- входу второго / 5-триггера, выход датчика

и, 4,

0

5

0

5

тока соединен с первым входом первого компаратора и через управляемый ключ с первым входом усилителя-ограничителя, выход первого компаратора подключен к пер- Еюму входу логического элемента И-НЕ и R- входу первого / 5-триггера, выход которого присоединен к первому входу логического элемента И и через одновибратор к S-входу второго / 5-триггера, второй выход блока реверса соединен с вторым входом логического элемента И, выходом подключенного к управляющему входу уг1равляемо1-о ключа, первое электромагнитное ре.пе входом подключено к выходу первого RS- григгера, а выходом - к управляюнхему входу переключателя полярности сигнала задания, второе электромагнитное реле входом нодключено к выходу второго / 5-триггера, а выходом - к дополнительному входу задатчика интенсивности, первый выход источника опорных напряжений соединен со вторым входом второго компаратора, первый вход которого подключен к выходу задатчика интенсивности, а выход -- к второму входу логического элемента И-НЕ, выход которого юдк.лю- чеп к S-входу первого / 5-триггера, второй выход источника OHOpiuJX напряжений подключен к второму входу первого компаратора и второму входу усилителя-ограничителя, выход которого соединен с вторым входом нервого элемента сравнения, выходы датчика ЭДС и регулятора частоты подклю- чепы соответственно к второму и третьему входам б;1ока реверса.

Составитель В. Тарасов

Редактор И. НиколайчукТехред И. ВересКорректор Л. Пнлипенко

Заказ 1447/52Тираж 661Подиисиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыти ;

I 13035, Москв;), Ж--35, Раушская наб., д. 4/5 Производствеиио-полиграфическое и чмириятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области элект- роте.хники, в частности к устройствам ун- равления частотно-регулируемыми электроприводами металлорежущих станков, выемочных машин и др. Устройство нозволяет но- В1)1сить надежность электропривода и его производительность нуте.м исключения перегрузки преобразователя частоты и «опрокидывания электродвигателя (ЭД). При превышении токо.м ЭД 2 тока уставки источника 28 опорных напряжений срабатывает компаратор (К) 16. Одновременно сигнал с датчика 7 тока через ключ 24 и уси. пггель- ограничитель 27 поступает на э.юмент 13 сравнения. Уменьп1аются сигнал задания па входе задатчика 12 интенсивности и частота вращения ЭД 2. При уменьщении сигнала задания до нуля срабатывают К 17. триггер (Т) 18 и pe.-ie 20, изменяя переключателем 15 но, 1ярность cnrna. ia на входе блока 1 1 реверса. Г1роисходит торможение, остановка и разгон ЭД 2 в протнвоно. южном направлении. При снижении тока ЭД 2 до 0,3 0.5 номинального значения срабатывает К 16 II Т 18 и реле 20 перево.яятся к исходное состояние, новторно изменяя полярность сигнала задания. При этом на выходе од- новибратора 23 устанав. швается нулсво ро- вень. Срабатывают Т 19 и реле 21, которое своим контактом в задатчике 12 интенсивности умепьншет интенсивность изменения частоты. При этом происходит остановка ЭД 2 и пуск его в прямом нанравленни с меньн1ей интенсивностью изменения частоты. По окончании пуска срабатывает дискриминатор 22 и Т 19, отключая реле 21. ЭД 2 продолжает вранщться в прямом па- правлении с задаппои скоростью. 2 нл. / с yi (Л С со о о го 4 ел