Электропривод постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты вращения Советский патент 1990 года по МПК H02H7/93 H02P5/06 

Изобретение относится к электроприводам, в которых сигнал, пропорциональный скорости вращения двигателя, получается в форме напряжения датчика скорости, тахогенератора или в форме напряжения на выходе датчика ЭДС двигателя с постоянным потоком возбуждения.

Цель изобретения - повышение надежности работы.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Электропривод постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты вращения содержит блок управления 1, выход которого соединен с прямым входом сумматора 2, выход которого подключен к управляющему входу блока 3 регулирования скорости вращения, выходы постоянного тока которого и измерительные входы датчика 4 ЭДС электродвигателя привода подключены к якорной цепи электродвигателя 5 привода, выполненного с постоянным потоком возбуждения, тахогенератор 6, валом механически связанный с валом электродвигателя 5, и элемент 7 ПУСК, а блок защиты выполнен в виде двух блоков 8, 9 выделения модуля сигнала, выход первого из них подключен к прямому входу компаратора 10, последовательно соединенных первого формирователя 11 одиночного импульса и элемента ИЛИ 12, RS-триггера 13, элемента И 14, блока 15 питания, блока 16 сигнализации и блока 17 отключения.

-1

ЈЛ NS 35

В блок защиты введены также дополнительный блок 18 выделения большего п модулю сигнала обратной связи, три формирователя 19-21 одиночного импулса, элемент НЕ-И 22, элемент 23 задержки, при этом блок 18 выделения большего по модулю сигнала обратной связи выполнен в виде четырех диодов 24-27, анод первого диода 24 и катод четвертого диода 27 объединены и подключены к выходу датчика 4 ЭДС электродвигателя привода, анод второго 25 и катод третьего 26 диодов объединены и подключены к выходу та- хогенератора б, катоды первого диода 24 и второго диода 25 объединены и подключены к первому инверсному входу 28 сумматора 2S а аноды третьего диода 26 и четвертого диода 27 объединены и подключены к второму инверсному входу 29 сумматора 2, входы второго блока 9 выделения модуля сигнала и второго формирователя 19 одиночного импульса объединены и подключены к выходу тахогенератора 6, входы первого блока 8 выделения модуля сигнала и третьего формирователя одиночного импульса 20 объединены и подключены к выходу датчика ЭДС 4 электродвигателя 5 привода, выход второго блока 9 выделения модуля сигнала подключен к инверсному входу компаратора 10, выход которого соединен с входом блока 16 сигнализации, выходы третьего 20 и второго 19 формирователей одиночного испульса подключены к первому и второму инверсным входам элемента НЕ-И 22 соответственно, выход которого через элемент И 14 подключен к прямому входу RS-триггера 13, выход которого соединен с входом блока 17 отключения, входы первого формирователя 11 одиночного импудьса и элемента 23 задержки объединены и подключены к элементу 7 ПУСК, выход элемента 23 задержки подключен к второму входу элемента И 14, выход блока 15 питания через четвертый формирователь 21 одиночного импульса подключен к второму входу элемента ИЛИ 12, выход последнего подключен к инверсному входу RS-триггера 13. У сумматора 2 обозначены первый 28 и второй 29 инверсные входы, в состав блока 16 сигнализации входят два диода 30, 31.

0

5

0

5

0

5

ля сигнале USbir |/Uf

0

UBblK 0

Электропривод постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты враш.ения работает следующим образом.

Статические характеристики ивых f(Ug() блоков 8, 9 выделения модуля сигнала

при /Ubx/ EI ; u вх/ ПРИ /U&x/ ь Е, ; где Ј, - малый сигнал, соответствующий троганию двигателя. Статические характеристики U ВЬ1Х f(U,g, итг) компаратора 10 имеют вид

и еых макс при /идэ /-/UTf / ег }

при-%Ј/иАЭ/-/итг/ Јг, -ивых.мдкспРИ /UA3/-/UTr/ ez, где - малая величина, определяемая рабочей погрешностью тахогенератора 6 и датчика 4 ЭДС двигателя;

Ј2- превышает наибольшую разность сигналов датчиков при их нормальной работе; уровень 1 для испсшьзуемых в устройстве элементов; уровень напряжения датчика 4 ЭДС двигателя; уровень напряжения тахогенератора 6. При подаче скачка напряжения на входы формирователей 11, 21 напряжение на их выходах изменяется по закону

U

U

0

5

Bblf-MdKC

U,

АЭ

и

тг

8ЫХ

где

еых макс

t4Ј,

при и о, , Опри t ti ,

- длительность стартового одиночного импульса, с, Статические характеристики Uebix f(UbX) формирователей 19, 20 имеют вид

U

при /U6X ,;

еых- L выишш при Јi

Напряжение U 6blx на выходе элемента

23 временной задержки, при подаче напряжения на его вход изменяется по закону fcЈA

U,

6ЫХ

нуг0 Г LU

при

Lt;

ВЫ макс

при t f

где Ъу - длительность временной задержки, с; для надежной установки устройства в начальное

/.

состояние необходимо t 6

Напряжение на выходе элемента 7 ПУСК равно 0 при состоянии Стоп системы управления приводом и равно иеых макс ПРИ состояниях Вперед или Назад системы управления приводом. Коэффициенты передачи тахогенератора

6 и датчика 4 ЭДС должны быть близкими: при одной и той же скорости двигателя напряжения на выходах тахоге- нератора и датчика ЭДС должны быть близкими, причем напряжение резервного датчика обратной связи должно быть несколько (на 1-2%) ниже напряжения основного датчика обратной связи (в дальнейшем принят в качестве основного датчика обратной связи тахогенератор).

Действие электропривода постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты вращения рассмотрено во всех возможных ситуациях:

включение устройства;

подача сигнала на пуск привода в направлении Вперед при исправных обратных связях;

подача сигнала на пуск привода в направлении Назад при исправных обратных связях;

реверс привода с исправными обратными связями;

отказ тахогенератора 6 во время работы привода Вперед или Назад ;

отказ датчика 4 ЭДС во время работы привода Вперед или Назад ;

одновременный или последовательный отказ обеих обратных связей тахоге- нератора 6 и датчика 4 ЭДС.

Включение устройства состоит в подаче напряжения питания на все его элементы одновременно при неподвижном двигателе 5 (до включения на входах элементов 11 и 23 напряжение равно нулю),при этом на выходе блока 15 питания появляется напряжение, воздействуя на вход четвертого формирователя 21 одиночного импульса, что приводит к появлению стартового импульса на его выходе и втором входе элемента ИЛИ 12, с выхода которого одиночный импульс поступает на инверсный вход RS-триггера 13, устанавливая на его выходе нулевой сигнал, чем блокируется ложное отключение привода блоком 17 отключения в начале работы устройства. Так как двигатель 5 неподвижен, то напряжения на выходах тахогенера- тора 6 и датчике 4 ЭДС отсутствуют, при этой причине напряжения на выходах 8, 9, 10, 19, 20 также равны нулю: единичный сигнал, появляющийся при этом на выходе элемента НЕ-И 22 и не вызывает переброса RS-триггера 13 в единичное состояние, так как

этот сигнал не пройдет через элемент И 14, на втором входе которого напряжение при неподвижном приводе равно

с нулю. Таким образом, устройство оказывается в исходном состоянии. Блок 16 сигнализации не работает.

При подаче сигнала на пуск двигателя в направлении Вперед при ис-,

правных обратных связях появляется сигнал на входе элемента 23 задержки и выходе формирователя 11 одиночного импульса, выходной импульс, появляющийся при этом,-через первый вход

5 элемента ИЛИ 12 еще раз подтверждает нулевое состояние RS-триггера 13, а с выхода элемента 23 задержки через время Ј2 , необходимое для трогания привода и появления сигналов на выхо0 дах тахогенератора 6 и датчика ЭДС 4 привода, импульс подается на второй вход элемента И 14, подготавливая появление единичного сигнала на выходе элемента И 14 при отказе обеих

5 обратных связей. При пуске привода (тахогенератор 6 и датчик 4 ЭДС исправны) двигатель 5 начинает вращаться и появляются положительные напряжения с выхода тахогенератора 6 и датчиQ ка 4 ЭДС. Сигнал тахогенератора 6 подается на вход блока 9 выделения модуля сигнала скорости, а сигнале выхода датчика 4 ЭДС подается на вход блока 8 выделения

модуля сигнала ЭДС, с их выходов сигналы положительной полярнос5 ти поступают соответственно наинверсный и прямой входы компаратора10, при этом, так как обе обратныесвчзи исправны, выполняется условие

-Јг - /иАз/-/и-гг/ - на 0 компаратора 10 напряжение равно нулю

и в блок 16 сигнализации через диоды 30, 31 не поступают токи,.свидетельствующие об отказе одной из обратных связей. Так как сигналы обратной свя,- зи (от тахогенератора 6 и от датчика 4 ЭДС) оба превышают Ј2 , то на выходах формирователей 19 и 20 будут единичные сигналы U6bix MQKC и по этой причине на выходе элемента НЕ-И 22 не появляется единичный сигнал отключения привода.

Подача сигнала на пуск двигателя в направлении Назад при исправных обратных связях. Все элементы рабо- с тают так же, как при пуске Вперед, Отличие состоит в том, что при пус- ке привода двигатель начинает вращаться в противоположном направлении и напряжения на выходе тахогенератора

0

71

6 и датчика 4 ЭДС отрицательные. Однако на выходах блоков выделения модуля сигналов 8, 9 и формирователей одиночного импульса 19, 20 напряжения не зависят от полярностей и буду такими же, как и при пуске Вперед. I Реверс привода с исправными обрат 1 ными связями. Напряжения тахогенера- тора 6 и датчика 4 ЭДС двигателя проходят через нуль и на некоторое время на обоих входах элемента НЕ-И 22 устанавливаются нулевые уровни, а на его выходе появляется единичный сигнал, однако этот сигнал не проходит через элементы И 14 к прямому входу RS-триггера 13, так как на втором входе элемента И 14 будет нулевой сигнал от элемента 23 задержки с длительностью задержки Ј2 . Сигнал отключения не появляется, отключение при реверсе не происходит.

Отказ тахогенератора 6 во время работы привода Вперед (Назад).

При отказе тахогенератора 6 сиг-

L

вынал Ut на входах блока 9 выделения модуля и формирователя 19 исчезает, выполняется условие /11д3/-/итг/ Ј на входах компаратора 10, на его ходе появляется положительное напряжение, которое через диод 31 в блоке 16 сигнализации создает сигнал об отказе тахогенератора, напряжение датчика 4 ЭДС оказывается приложенным через диод 24 и резистор к первому инверсному входу 28 сумматора 2. На выходе формирователя 19 и на втором входе элемента НЕ-И 22 нулевое напржение, но так как на выходе формиро-

40

вателя 20 и первом входе элемента 22 единичное напряжение, сигнала на отключение привода нет, RS-триг- гер 13 остается в нулевом состоянии. Привод продолжает работу с сигналом обратной связи от датчика 4 ЭДС.

При отказе тахогенератора 6 во время работы привода Назад полярность напряжения датчика 4 ЭДС двигателя отрицательная и датчик ЭДС связан через диод 27 с вторым инверсным входом 29 сумматора 2, и при противоположном направлении вращения после отказа тахогенератора привод продолжает работу с датчиком 4 ЭДС, а об отказе тахогенератора выдается сигнал.

Отказ датчика 4 ЭДС во время работы привода Вперед (Назад).

Обратная связь при этом осуществляется от тахогенератора по цепи

50

55

61

8

диод 25 - первый инверсный вход 28 сумматора 2, На выходах блока 8 выделения модуля и формирователя 21 напряжений не будет, разность /иД5/ -/UTt. , на выходе 10 появляется отрицательное напряжение, которое через диод 30 блока 16 сигнализации создает сигнал об отказе датчика 4 ЭДС. На выходе формирователя 20 и на первом входе элемента НЕ-И 22 нулевое напряжение, но так как на выходе формирователя 19 и на втором входе элемента НЕ-И 22 единичное напряжение, то с выхода элемента НЕ-И 22

сигнала на отключение привода нет, RS-триггер 13 остается в нулевом состоянии, Привод продолжает работу с исправным тахогенератором, но уже без резерва. Если отказ датчика ЭДС 4 произойдет при вращении привода в направлении Назад, полярность напряжения тахогенератора 6 отрицательная и он связан через диод 26 с вторым инверсным входом 29 сумматора 2. В обоих направлениях вращения после отказа датчика 4 ЭДС привод продолжает работу с тахогенератором 6, а об отказе дятчика ЭДС выдается сигнал.

Одновременный или последовательный отказ обоих обратных связей (тахоге- нератора 6 и датчика 4 ЭДС). При этом напряжений на входах формирователей 19, 20 и на обоих входах элемента НЕ-И 22 нет, на выходе элемента НЕ-И 22 появляется единичный сигнал, который через первый вход элемента И 14 устанавливает RS-триггер 13 в единичное состояние и вызывает мгновенное отключение привода и сигнал об этом (блок 17 отключения).

Изобретение позволяет повысить надежность работы электропривода постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты вращения.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока с блоком защиты от изменения выше заданной частоты вращения, содержащий блок управления, выход которого соединен с прямым входом сумматора, выход которого подключен к управляющему входу блока регулирования скорости вращения, выходы постоянного тока которого и измерительные входы датчика ЭДС электродвигателя привода подключены к якорной цепи электродвигателя привода, выполненного с постоянным потоком возбуждения, тахогенератор, валом механически связанный с валом электродвигателя, и элемент ПУСК, а блок защиты выполнен в виде двух блоков выделения модуля сигнала, выход первого из них подключен к прямому входу компаратора, последовательно соединенных первого формирователя одиночного импульса и элемента ИЛИ, RS-триггера, элемента И, блока питания, блока сигнализации и блока отключения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, дополнительно введены блок выделения большего по модулю сигнала обратной связи, три формирователя одиночного импульса, элемент НЕ-И, элемент задержки, при этом блок выделения большего по модулю сигнала обратной связи выполнен в виде четырех диодов, анод первого и катод четвертого объединены и подклю- чены к выходу датчика ЭДС электродвигателя привода, анод второго и катод третьего диодов объединены и подключены к выходу тахогенератора, катоды первого и второго диодов объединены и подключены к первому инверсному входу сумматора, а аноды третьего и четвертого диодов объединены и подключены к второму инверсному входу сумматора, входы второго блока выделения модуля сигнала и второго формирователя одиночного импульса объединены и подключены к выходу тахогенератора, входы первого блока выделения модуля сигнала и третьего формирователя одиночного импульса объединены и подключены к вькоду датчика ЭДС электродвигателя привода, выход второго блока выделения модуля сигнала подключен к инверсному входу компаратора, выход которого соединен с входом блока сигнализации, выходы третьего и второго формирователей одиночного импульса подключены к первому и второму инверсным входам -элемента НЕ-И соответственно, выход которого через элемент И подключен к прямому входу RS-триггера, выход которого соединен с входом блока отключения, входы первого формирователя одиночного импульса и элемента задержки объединены и подключены к элементу ПУСК, выход элемента задержки подключен к второму входу элемента И выход блока питания через четвертый формирователь одиночного импульса подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход последнего подключен к инверсному входу RS-триггера,

Изобретение относится к приводам, в которых сигнал, пропорциональный скорости вращения двигателя, получается в форме напряжения датчика тахогенератора или в форме напряжения на выходе датчика ЭДС, выполненного по схеме тахометрического моста. Цель изобретения - повышение надежности работы. Поставленная цель достигается за счет прямого сравнения сигналов обратной связи по скорости и ЭДС двигателя и бесконтактного переключения на сигнал обратной связи большего уровня. 1 ил.

L ra-rL-rr

7-k-

it

15

2/

П

из-r-J

n п п

tf Jfj17

-I r-Ф-J I-I