Устройство для защиты от изменения заданной скорости вращения электропривода постоянного тока Советский патент 1988 года по МПК H02H7/93 H02P5/16 

СО

со ел

боту с основной цепью обратной связи, при этом в блоке 26 сигнализации формируется сигнал неисправности резервной цепи. При выходе из строя основной цепи обратной связи при неисправной резервной в блоке 26 сигнализации формируется сигнал на отключение привода. 1 з.п, ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах постоянного тока с неизменным потоком возбуждения электродвигателя. Цель изобретения - повьшение надежности устрой-. ства путем обеспечения контроля исправности цепей обратной связи, обеспечения сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения электропривода при отказе обеих цепей. Устройство обеспечивает работу электропривода с обратной связью от тахоге- нератора 5 и с резервной обратной . связью от датчика 6 ЭДС электродвигателя 3. При включении ключа 14 выбора режима электропривод работает ; с обратной связью от датчика 6 ЭДС электродвигателя 3 и с резервной обратной связью от тахогенератора 5. При выходе из строя выбранной основной цепи обратной связи привод переключается на резервную обратную связь, При выходе из строя резервной цепи I обратной связи привод продолжает ра-

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах постоянного тока с неизменным потоком возбуждения электродвигателя.

Цель из обретения - повьппение надежности устройства путем обеспечения контроля исправности цепей обратной связи; обеспечение сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения электропривода при отказе обеих цепей.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для защиты от изменения заданной скорости вращения электропривода постоянного тока, включаю- , щего в себя блок 1 регулирования скорости вращения, управляющим входом связанный с выходом блока 2 управления, а выводами постоянного тока подключаемый к якорной цепи электродвигателя 3 привода с постоянным потоком возбуждения, содержит сумматор 4, прямым входом подключае1« 1й к выходу блока 2 управления, а выхо- дом - к управляющему входу блока 1 регулирования скорости вращения, та- хогенератор 5, входным валом механически связанный с валом электродвигателя 3 привода, датчик 6 ЭДС элект- родвигателя 3, измерительными входами подключаемый к якорной цепи электродвигателя 3 привода, блок 7 опор-м ных напряжений, две параллельные це- ;почки 8 и 9, каждая из которых вклю- ;чает в себя по блоку 10 выделения модуля сигнала, компаратору 11, элементу ЗАПРЕТ 12 и первому ключу 13, и ключ 14 выбора режима с противоположно действующими замыкающим и размыкающим контактами. В-каждой цепочке 8 и 9 выход блока 10 выделения модуля сигнала подключен к первому входу компаратора 11, второй вход которого подключен к выходу блока 7 опорных напряжений, а выход элемента ЗАПРЕТ 12 - к управляющему входу первого ключа 13, выход коммутируемой

цепи которого подключается к инверсному входу сумматора 4. Вход коммутируемой цепи первого ключа 13 первой цепочки 8 подключается к выходу тахогенератора 5, а вход коммутируемой цепи первого ключа 13 второй цепочки 9 - к выходу датчика 6 ЭДС электродвигателя. Прямой и запрещающий входы элемента ЗАПРЕТ 12 первой цепочки 8 через противоположно действующие контакты ключа 14 выбора режима соединены соответственно с запрещающим .и прямым входами элемента ЗАПРЕТ 12 второй цепочки 9. В каждой цепочке 8 и 9 имеются второй ключ 15,

интегратор 16, трехвходовой элемент И 17, триггер 18 с нулевым и единичным входами и единичным выходом. Кроме того, в устройстве имеются датчик 19 положения вала электродвигателя 3, ждущий мультивибратор 20, третий элемент ЗАПРЕТ 21, третий триггер 22 с нулевым и единичным входами и единичньЫ выходом, формирователь 23 одиночного импульса уста-

новки триггеров 18 и 22 в исходное состояние, двухвходовый элемент ИЛИ 24 и кнопка 25 с замыкающим контактом установки исходного состояния триггеров 18 и 22. В каждой цепочке . 8 и 9 коммутируемой цепи второго : ключа 15 соединен с входом установки; начального напряжения интегратора 1&, выход которого соединен с входом блока 10 выделения модуля сигнала, .

выход компаратора 11 соединен с пер-. вым входом трехвходового э 1емента И 17, выходом подключенного к нулевому входу триггера 18, единичньй вы ход которого подключен к прямому вхоДУ элемента ЗАПРЕТ 12. Управляющий вход интегратора 16 первой цепочки

8 соединяется с выходом тахогенера- тора 5, а управляющий вход интегратора 16 второй цепочки 9 - с выходом датчика 6 ЭДС электродвигателя. Выход датчика 19 положения вала электродвигателя соединен с входом ждущего мультивибратора 20 и с прямым входом третьего элемента ЗАПРЕТ 21, запрещающий вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора 20 и с вторыми входами трехвходовых элементов И 17 первой 8 и второй 9 цепочек, а выход третьего элемента ЗАПРЕТ 21 соединен с единичным входом третьего триггера 22, выходом подключенного к третьим входам трехвходовых элементов И 17 первой 8 и второй 9 цепочек, НС управляющими входами вторых ключей этих цепочек. Входы коммутируемых цепей вторых ключей 15 подключаются к задатчику начальных напряжений интеграторов 16, вход формирователя 23 одиночного импульса подключен к выходу блока 7 опорных нап- ряжений, а выход - к первому входу элемента ИЛИ 24, второй вход которо-, го через замыкающий контакт кнопки 25 соединен с выходом блока 7 опорных напряжений. Выход элемента ИЛИ 24 подключен к единичным входам триггеров 18 первой 8 и второй 9 цепочек и к нулевому входу третьего триггера 22. Блок сигнализации 26 содержит двухвходовый элемент И 27, четвертый и пятый элементы ЗАПРЕТ 28 и 29 и двухвходовый элемент И 30 с инвертирующими входами. Первый вход двух- входового элемента И 27, запрещающий вход четвертого элемента ЗАПРЕТ 28, прямой вход пятого элемента ЗАПРЕТ

29и первый вход двухвходового элемента И 30 с инвертирующими входами подключены к единичному выходу триггера 18 первой цепочки 8, а вторые входы элементов 27-30 подключены

к единичному выходу триггера 18 второй цепочки 9. Выходы элементов 27-

30соединены с приборами сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения привода.

Коэффициенты передачи тахогене- ратора 5 и датчика ЭДС 6 выбираются одинаковыми, что обеспечивает при од- ,ной и той же скорости вращения двигателя равенство напряжений на выхо- дах тахогенератора 5 и датчика 6 ЭДС. Датчик 19 положения вала электродвигателя формирует на выходе высокий

- л 5 5

0

уровень сигнала в течение фиксированной части каждого оборота двигателя с/ц, причем суммарная длительность импульса на выходе мультивибратора 20 и времени установки начального напряжения на интеграторах 16 цепочек 8 и 9 должна быть не более длительности импульса высокого уровня на вько- де датчика 19 при максимальной скорости вращения электродвигателя. Зона нечувствительности компараторов 11 цепочек 8 и 9 выбирается так, чтобы низкие уровни на их выходах удерживались с учетом возможных рабочих отклонений положения датчика 19 и нелинейностей характеристик тахогене- ратора 5 и датчика 6 ЭДС электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

Включение устройства осуществляется путем подачи напряжения питания на все его элементы одновременно с командой на пуск двигателя. На выходе блока 7 опорных напряжений появляется опорное напряжение, воздействуют щее на вход формирователя 23 одиночного импульса, что приводит к формированию импульса на выходе формирователя 23, Этот импульс, пройдя через элемент ИЛИ 24, установит в единичное состояние триггеры 18 цепочек 8 и 9 и в нулевое состояние триггер 22. Единичные сигналы на выходах элементов И 17 при включении устройства не появляются, независимо от положения вала электродвигателя. При выключенном ключе 1А его размыкающий контакт передает единичный сигнал с выхода триггера 18 первой цепочки 8 на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 12 второй цепочки 9. Сигнал на управляющем входе первого ключа 13 второй цепочки 9 имеет нулевое значение, этот ключ разомкнут, и выход датчика 6 ЭДС электродвигателя отключен от инверснрго входа сумматора 4. Сигнал на запрещающем входе элемента ЗАПРЕТ 12 цепочки 8 имеет нулевое значение, единичньш сигнал с выхода триггера 18 цепочки 8 поступает на - управляющий вход ключа 13 цепочки 8,. к инверсному входу сумматора 4 подключен выход тахогенератора 5. В таком состоянии электропривод готов к работе с обратной связью от тахогенератора, имея в резерве обратную связь по ЭДС двигателя. При включении ключа 14 состояние элементов ЗАПРЕТ 12 и ключей 13 цепочек 8 и 9 изменится .на противоположное, и к инверсному входу сумматора 4 подключится выход с датчика 6 ЭДС двигателя. Электропривод готов к работе с обратной связью. от датчика 6 ЭДС, имея в резерве обратную связь от тахогенератора 5. Очередность включения питания и выбор 10 режима работы произвольная. При пуске привода с обратной связью от тахогенератора 5, когда тахогенератор 5 и датчик 6 ЭДС двигателя исправны, двигатель 3 начинает вращаться, при .15 этом формируются напряжения U тахогенератора 5 на управляющем входе интегратора 16 цепочки 8 и Ug датчика 6 ЭДС двигателя на управляющем входе интегратора 16 цепочки 9. Эти напря- 20 жения интегрируются, и на выходах блоков 10 цепочек 8 и 9 формируются соответственно напряжения U/. 8 ГС J I и и„ 9 С J Ujdtl, где

вода. Если выйдет из строя резервный датчик 6 ЭДС двигателя, то к моменту опроса напряжение U „ ,на выходе блока 10 цепочки 9 не будет равно опорному Up, и напряжение на выходе компаратора 11 этой цепочки будет .. иметь высокий единичный уровень. На выходе элемента И 17 при опросе появится единичный сигнал, который установит триггер 18 цепочки 9 в нулевое состояние. Привод будет продолжать работу с исправным тахогенератором. На выходе элемента И 27 блока 26 сигнализации исчезнет единичный сигнал, свидетельствующий об исправности обеих цепей обратной связи, а на выходе элемента ЗАПРЕТ 29 появится единичный сигнал, свидетельствующий о работе тахогенератора 5 в цепи обратной связи без резерва. Отказ тахогенератора 5 при отсутствии резерва приведет к тому, что в момент опроса на выходе компаратора 11 цепоч30

35

40

С - постоянная, учитывающая коэффици-25 ки 8 сформируется единичный сигнал, енты передачи интеграторов 16 и блоков 10, равные.в некотором масштабе угловому пути, пройденному валом двигателя за интервал времени между двумя последовательными импульсами датчика 19, Когда сформируется импульс на выходе датчика 19, напряжения и 1 и и 5 равны напряжению U блока 7 опорных напряжений, в силу чего сигналы на выходах компараторов 11 и первых входах элементов И 17 цепочек 8 и 9 имеют нулевые значения. Импульс опроса, сформированный мультивибратором 20 по импульсу датчика 19 на вторых входах элементов И 17 цепочек 8 и 9, не приведет к формированию напряжений на выходах этих элементов. Состояние триггеров 18,не изменится. С окончанием импульса опроса снимется запрет на третьем элементе ЗАПРЕТ 21, и на его выходе появится единичньй сигнал, который в течение времени поворота вала двигателя 3 на угол (/ц..воздействует на управляющие входы ключей 15 цепочек 8 и 9 и на единичный вход триггера 22. Открываются ключи 15, производят установку на интеграторах 16 нулевых выходных напряжений. Триггер 22. устанавливается э единичное состояние, .появившийся при этом сигнал высокого уровня на его вькоде воздействует на третьи входы элементов И 17 цепочек 8 и 9, разрешая работу при45

50

55

который установит триггер 18 этой цепочки в нулевое состояние. Исчезнет единичный сигнал на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 цепочки 8, разомкнется ключ 13 этой цепочки, отключив тахогенератор 5 от инверсного входа сумматора 4. На обоих входах элемента И 30 сформируются сигналы нулевого уровня, а на его выходе появится единичный сигнал, свидетельствующий о неисправности обеих цепей обратной связи. Этот сигнал используется для аварийного -отключения привода. На выходах и элементов ЗАПРЕТ 28 и 29 сформируются сигналы нулевого уровня. Если при выходе из строя тахогенератора 5 резервная цепь обратной связи (датчик ЭДС 6) исправна, то описанный сброс триггера 18 цепочки 8 в нулевое.состояние произойдет при высоком уровне сигнала на выходе триггера 18 цепочки 9 и описанное отключение тахогенератора 5 от инверсг ного входа сумматора 4 произойдет одновременно с подключением выхода резервного датчика 6 ЭДС к инверсног му входу сумматора 4. Электропривод продолжит работу с резервной цепью обратной связи, на выходе элемента И 27 блока 26 исчезнет единичный сигнал, свидетельствовавший об исправности обеих цепей обратной связи, а на выходе элемента ЗАПРЕТ 28 появится единичный сигнал, свидетельвода. Если выйдет из строя резервный датчик 6 ЭДС двигателя, то к моменту опроса напряжение U „ ,на выходе блока 10 цепочки 9 не будет равно опорному Up, и напряжение на выходе компаратора 11 этой цепочки будет .. иметь высокий единичный уровень. На выходе элемента И 17 при опросе появится единичный сигнал, который установит триггер 18 цепочки 9 в нулевое состояние. Привод будет продолжать работу с исправным тахогенератором. На выходе элемента И 27 блока 26 сигнализации исчезнет единичный сигнал, свидетельствующий об исправности обеих цепей обратной связи, а на выходе элемента ЗАПРЕТ 29 появится единичный сигнал, свидетельствующий о работе тахогенератора 5 в цепи обратной связи без резерва. Отказ тахогенератора 5 при отсутствии резерва приведет к тому, что в момент опроса на выходе компаратора 11 цепоч0

5

0

5 ки 8 сформируется единичный сигнал,

5

0

5

который установит триггер 18 этой цепочки в нулевое состояние. Исчезнет единичный сигнал на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 цепочки 8, разомкнется ключ 13 этой цепочки, отключив тахогенератор 5 от инверсного входа сумматора 4. На обоих входах элемента И 30 сформируются сигналы нулевого уровня, а на его выходе появится единичный сигнал, свидетельствующий о неисправности обеих цепей обратной связи. Этот сигнал используется для аварийного -отключения привода. На выходах и элементов ЗАПРЕТ 28 и 29 сформируются сигналы нулевого уровня. Если при выходе из строя тахогенератора 5 резервная цепь обратной связи (датчик ЭДС 6) исправна, то описанный сброс триггера 18 цепочки 8 в нулевое.состояние произойдет при высоком уровне сигнала на выходе триггера 18 цепочки 9 и описанное отключение тахогенератора 5 от инверсг ного входа сумматора 4 произойдет одновременно с подключением выхода резервного датчика 6 ЭДС к инверсног му входу сумматора 4. Электропривод продолжит работу с резервной цепью обратной связи, на выходе элемента И 27 блока 26 исчезнет единичный сигнал, свидетельствовавший об исправности обеих цепей обратной связи, а на выходе элемента ЗАПРЕТ 28 появится единичный сигнал, свидетельствующий о работе в цепи обратной связи датчика 6 ЭДС без резерва. Отказ датчика 6 ЭДС при отсутствии резерва приведет к тому, что на вы- ходе компаратора 11 цепочки 9 сформируется единичный сигнал, и произойдет сброс триггера 18 этой цепочки в нулевое состояние. Исчезнет единичный сигнал на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 цепочки 9. Разомкнется i ключ 13 цепочки 9. Привод отключится по единичному сигналу на выходе элемента И 30. При включении ключа привод работает с обратной связью от датчика 6 ЭДС в качестве основного и с резервной обратной связью от тахогенератора 5, при этом работа устройства осуществляется аналогично описанному.

Замыканием кнопки 25 можно отключить устройство защиты при сохранении вращения электропривода, что может потребоваться при наладочных и ремонтных работах на действующем электроприводе.

Положительный эффект изобретения заключается в повышении надежности устройства путем обеспечения контроля исправности цепей обратных.связей а также в обеспечении сигнализации состояния этих цепей и oткJHoчeния электропривода при отказе обеих цепей обратной связи.

Формула изобретения

5 0

5

0

5

О с

0

5

каждая из которых включает в себя по блоку выделения модуля сигнала, компаратору, элементу ЗАПРЕТ и первому ключу, и ключ выбора режима с противоположно действующими замыкающим . и размыкающим контактами, причем в каждой цепочке выход блока выделения модуля сигнала подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к выходу блока опорных напряжений, а выход элемента ЗАПРЕТ - к управляющему входу первого ключа, вькод коммутируемой цепи которого имеет вывод для подключения к инверсному входу сумматора, при этом вход коммутируемой цепи первого ключа первой цепочки имеет вывод для подключения к вьпсоду та- хогенератора, а вход коммутируемой цепи первого ключа второй цепочки имеет вывод для подключения к выходу датчика ЭДС электродвигателя, прямой и запрещающий входы элемента ЗАПРЕТ первой цепочки через противоположно действующие контакты ключа выбора режима соединены соответственно с запрещающим и прямым входами элемента ЗАПРЕТ второй цепочки, о т л и ч а- ю щ е е .с я тем, что, с целью повышения надежности устройства путем обеспечения контроля исправности цепей обратной связи, в каждую вышеупомянутую цепочку введены второй ключ, интегратор, трехвходовый элемент И, триггер с нулевым и единичным входами и единичным выходом, кроме того, в устройство введены датчик положения вала электродвигателя, ждущий мультивибратор, третий элемент ЗАПРЕТ, третий триггер с нулевым и единичным входами и единичным выходом, формирователь одиночного импульса установки триггеров в исходное состоя- ние, двухвходовый элемент ИЛИ и кнопка с замыкающим контактом установки исходного состояния триггеров, причем в каждой вьш1еупомянутой цепочке выход коммутируемой цепи второго ключа соединен с входом установки начального напряжения интегратора, выход которого соединен с входом блока выделения модуля сигнала, выход ком- парйтора соединен с первым входом трехвходбвого элемента И, выходом подключенного к нулевому входу триггера, единичный выход которого подключен к прямому входу элемента ЗАПРЕТ, управляющий вход интегратора

первой цепочки имеет вывод для подключения к выходу тахогенератора, а управляющий вход интегратора второй цепочки имеет вывод для подключения к выходу датчика ЭДС электродвигателя, выход датчика положения вала электродвигателя соединен с входом ждущего мультивибратора и с прямым входом третьего элемента ЗАПРЕТ, за- прещающий вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора и с вторыми входами трехвходовых элементов И первой и второй цепочек, а выход третьего элемента ЗАПРЕТ соеди- нен с единичным входом третьего триггера, выходом подключенного к третьим входам трехвходовых элементов И первой it второй цепочек, и с управляющими входами вторых ключей этих цепочек, при этом входы коммутируемых цепей вторых ключей имеют вьшоды для подключения к задатчику начальных напряжений интеграторов, вход формирователя одиночного импульса подключен к выходу блока опорных нап ряжений, а выход - к первому входу элемента ИЛИ второй вход которого через замыкающий контакт кнопки соединен с выходом блока опорных напряжений, а выход элемента ИЛИ подключен к единичным.входам триггеров первой и второй цепочек и к нулевому входу третьего триггера.

2. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что, с целью обеспечения сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения электропривода при отказе обеих цепей, в него введен блок сигнализаций состоящий из двухвходового элемента И, четвертого и пятого элементов ЗАПРЕТ и двухвходового элемента И с инвертирующими входами, причем первый вход двухвходового элемента И, запрещающий вход четвертого элемента ЗАПРЕТ, прямой вход пятого элемента ЗАПРЕТ и первый вход двухвходового элемента И с инвертирующими .входами подключены к выходу триггера первой цепочки, вторые входы этих элементов подключены к выходу триггера второй цепочки, а выходы этих элементов имеют выводы для соединения с приборами сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения привода.