ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЗАЩИТОЙ ОТ НЕДОПУСТИМОГО ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ Советский патент 1995 года по МПК H02P5/06 H02H7/93 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления роботов и станков.

Цель изобретения повышение надежности и быстродействия защиты от несоответствия скорости заданному значению.

На чертеже представлена схема электропривода.

Электропривод содержит электродвигатель 1, якорная обмотка которого подключена к выходу преобразователя 2, один вход которого соединен с устройством 3 защиты, а два других с выходом блока 4 управления. Первый вход блока 4 управления соединен с задатчиком 5 скорости, а второй с выходом узла 6 сопряжения, который соединен входом с тахогенератором 7. Узел 6 сопряжения служит для исключения влияния входных цепей системы регулирования электропривода и системы защиты на величину напряжения тахогенератора. В отдельных случаях узел сопряжения 6 может отсутствовать.

Выход задатчика 5 скорости соединен с первым входом устройства 8 сравнения, а второй его вход с выходом узла 6 сопряжения. Выход устройства 8 сравнения соединен с первыми входами компаратора 9 и 10. Выход компаратора 10 соединен с первым входом логического устройства 11, второй вход которого соединен с первым выходом блока 4 управления. Выход компаратора 9 соединен с первым входом логического элемента 12. Второй вход логического элемента 12 соединен с вторым выходом блока 4 управления. Выход логического элемента 12 соединен с первым входом устройства 13 включения защиты. Выход логического устройства 11 соединен с вторым входом устройства 13, выход которого соединен с входом устройства 3.

На второй вход компаратора 9 (КН) поступает положительное напряжение +U_см, а на второй вход компаратора 10 (КВ) поступает отрицательное напряжение смещения -U_см. Величина напряжения смещения выбирается из сооружений исключения ложных срабатываний защиты из-за погрешности входных цепей блока 4 электропривода и устройства 8 сравнения.

Включение комплектов вентилей "вперед" и "назад" реверсивного силового преобразователя 2, определяющих полярность тока в якорной цепи, осуществляется нулевыми активными сигналами В и Н соответственно. При активных единичных сигналах В и Н, вторые входы логических элементов 11 и 12 должны быть подключены к выходам 4 через инверторы либо непосредственно: второй вход 11 к цепи Н, а второй вход 12 к цепи В.

Электропривод работает следующим образом.

В нормальном режиме работы электропривода может быть несколько вариантов рабочего состояния.

1. Истинная скорость соответствует заданной.

В этом случае сигнал на выходе устройства сравнения 8 близок к 0 и меньше по абсолютной величине напряжений смещения +U_см, -U_см. На выходах компараторов 9 и 10 нулевые уровни. На выходах логических элементов 11 и 12 (по схеме И-НЕ) единичные уровни независимо от состояния сигналов В и Н.

Защита не срабатывает.

2. Запуск электропривода из неподвижного состояния на любую заданную скорость и в любом направлении, например, в направлении "вперед".

В первые моменты времени до выхода двигателя на заданную скорость сигнал задания от задатчика 5 скорости положительный и всегда больше по абсолютной величине сигнала с выхода узла 6 сопряжения. На выходе устройства сравнения 8 сигнал отрицательный и преобладает над -U_см.

На выходе компаратора 10 сигнал единичный (активный), на выходе компаратора 9 сигнал нулевой (пассивный). Цепь 8 на выходе 4 принимает нулевое значение.

Цепь Н на выходе блока 4 принимает единичное значение (направление разгона двигателя соответствует заданному). На выходах логических элементов 11 и 12 сигналы единичные. Защита не срабатывает.

При включении схемы "назад" активизируется выход компаратора 9(КН). Сигнал на выходе компаратора 10 пассивный.

3. Торможение электропривода или реверса установившейся скорости "вперед" реверсом напряжения задания скорости электроприводу предписано произвести торможение и разгон до любой заданной скорости "назад". До момента изменения задания электропривод находится в состоянии по пункту 1, описанному выше. На выходе устройства 8 сравнения величина сигнала близка к нулю. Защита не срабатывает.

После изменения полярности и величины задающего сигнала (в частном случае величина задающего сигнала может быть установлена равной нулю задание на остановку электропривода), на выходе устройства 8 сравнения появляется положительный сигнал, преобладающий над сигналом +U_см. На выходе компаратора 10 сигнал нулевой. На выходе компаратора 9 сигнал единичный (активный). Сигнал по цепи В на выходе 4 принимает единичное значение. Сигнал по цепи Н на выходе 4 принимает нулевое значение, изменяется направление тока в якорной цепи, двигатель начинает тормозиться. На выходах логических элементов 11 и 12 единицы. Защита не срабатывает.

После торможения двигателя при дальнейшем разгоне в противоположную сторону работа схемы может быть аналогична пункту 2, изложенному выше.

Анализируя работу схемы по аналогии с изложенным, можно убедиться, что при действующем электроприводе защита не будет ложно срабатывать при всех прочих рабочих состояниях электропривода.

При работе электропривода без защиты в результате возможного выхода из строя блока регулирования 4 скорость и направление вращения двигателя могут стать неконтролируемыми. Это может привести к поломке оборудования и может стать небезопасным для человека. Эти моменты и определяют высокие требования к быстродействию срабатывания защит.

Если после разгона двигателя в направлении "вперед" до заданной скорости, скорость двигателя продолжает нарастать на выходе блока 4 сигналы В и Н свое состояние не меняют (В=0, Н=2) из-за неисправности блока 4. В этом случае двигатель продолжает увеличивать свою скорость свыше заданного значения. Сигнал на выходе блока 6 сопряжения становится больше по абсолютной величине сигнала задания скорости и на выходе устройства сравнения 8 появится положительный сигнал, который в какой-то момент превысит напряжение смещения +U_см и -U_см по абсолютной величине. Тогда на выходе компаратора 10 нулевой сигнал, на выходе компаратора 9 единичный сигнал, на выходе 11 единичный сигнал, на выходе элемента 12 нулевой сигнал. Нулевой сигнал на выходе логического элемента 12 практически без задержки изменит состояние устройства 13 включения защиты, работающего по принципу электронной защелки (триггер). Устройство 13 своим сигналом с выхода воздействует на блок 3 защиты, который воздействует на блок 2 преобразователя таким образом, что отключает электропривод. Блок 3 может иметь второй выход, воздействующий на схему включения тормоза таким образом, что при срабатывании защиты вал двигателя тормозится.

Если в момент разгона электропривода "вперед" (сигнал задания положительный) происходит произвольное изменение состояния выходов В и Н из-за неисправности блока 4, то начинается не предусмотренное заданием торможение двигателя с последующим его разгоном в обратную сторону (неконтролируемое движение). Состояние выходов блоков схемы защит в момент появления неисправности: В=1, Н=0:
сигнал на выходе 8 отрицательный и преобладает про абсолютной величине над -U_см;
сигнал на выходе компаратора 10 единичный;
сигнал на выходе компаратора 9 нулевой;
сигнал на выходе элемента 12 единичный;
сигнал на выходе устройства 11 нулевой.

Защита срабатывает практически мгновенно.

Если неисправность появится в момент установившегося режима, когда скорость двигателя равна заданной, защита сработает как только рассогласование по скорости превысит пределы ограниченные напряжениями смещения на вход компараторов 10 и 9. В случае произвольного одновременного появления на выходах блока 4В и Н сигналов единичного значения в моменты переходных процессов защита сработает также мгновенно, так как на выходах одного из компараторов 9 и 10 всегда будет единичный сигнал.

При появлении одновременно рабочих единичных сигналов В и Н в установившемся режиме, когда скорость двигателя равна заданной, защита не сработает, так как на выходе устройства 8 сравнения сигнал близкий к нулю и на выходах обоих компараторов 9 и 10 также сигналы низкого уровня. При других отказах либо не возникают аварийные ситуации, либо срабатывают другие защиты (защита от коротких замыканий, защита от обрыва цепи тахогенератора).

Введение в схему электропривода предложенной схемы и логики защиты позволяет повысить надежность и безаварийность работы оборудования с электроприводами постоянного тока, за счет уменьшения вероятности возникновения неконтролируемых аварийных ситуаций и повышения быстродействия защиты.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления роботов и станков. Цель изобретения повышение надежности и быстродействия защиты от несоответствия скорости электродвигателя заданному значению. Цель достигается введением в схему защиты узла 6 сопряжения, блока 8 сравнения, логических элементов 11, 12 И НЕ, блока 13 включения защиты. Эти блоки обеспечивают срабатывание защиты во время реверса электродвигателя 1. 1 ил.

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЗАЩИТОЙ ОТ НЕДОПУСТИМОГО ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к выходу преобразователя, первый вход которого соединен с выходом блока защиты, блок управления, первый вход которого соединен с задатчиком скорости, тахогенератор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия защиты от несоответствия скорости электродвигателя заданному значению, в него введены блок сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком скорости, второй вход с вторым входом блока управления и через вновь введенный блок сопряжения с тахогенератором, а выход с первыми входами вновь введенных первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с соответствующими источниками напряжения смещения, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с первыми входами первого и второго вновь введенных логических элементов И НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления и вторым и третьим входами преобразователя, выходы логических элементов И НЕ соединены с первым и вторым входами вновь введенного блока включения защиты, выход которого соединен с входом блока защиты.