Система управления двигателем с блоком защиты от перегрузок Советский патент 1992 года по МПК H02H7/08 H02M7/538 

Вход,-.

«Г°

н0F/

1 ..

х| N Ю

ю

х| О

Использование: управление и защита различных электроприводов в объектах народного хозяйства Сущность: устройство обеспечивает полную защиту не только двигателя и электронной части, но и управляемого объекта от поломок в случае аварийной ситуации Такая защита достигается тем, что в оконечные каскады силовых ключей 7, 14, 21 и 23 введены транзисторы 27 и 29, которые при превышении заранее заданного тока через двигатель (в случае аварии) полностью выключают оконечные каскады силовых ключей 7, 14, 21 и 23, т.е обесточивают двигатель и останавливают перемещение управляемого объекта 2 ил.

Фи&1

Изобретение относится к преобразоваельной технике и может быть использовано в следящих электроприводах различных объектов техники народного хозяйства.

Известно устройство управления двига- ёл ём следящего электропривода, представляющее собой двухтактный инвертор, имеющиСГраздельные цепи управления выходным сигналом и управления величиной выходного напряжения.

Ограничение величины выходного напряжения в этом устройстве производится статически, т.е. без обратной связи. При аварийноМ о с танбве двигателя или при воз- ГЙк нЬв ении сквозных токов короткого замыкания в выходных силовых ключах двухтактного инвертора не обеспечивается защита по току выходных каскадов , что приводит к выходу из строя электронных силовых ключей двухтактного инвертора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство управления двигателем, предназначенное для управления одной из фаз шагового двигателя, В известном устройстве имеется цепь защиты по току выходных каскадов силовых ключей. Цепь защиты по току имеет обратную связь, которая ограничивает ток двигателя до заданной величины. Такое устройство защищает электронную силовую часть от выхода из строя при аварийных ситуациях.

Недостатком известных устройств является отсутствие защиты исполнительных органов (двигателя и перемещаемого им объекта) от поломок при аварийных ситуациях, так как в случае заклинивания двигаеля или наезда на упор защита не отключает полностью электронную силовую часть, а только ограничивает ток двигателя до величины, безопасной для силовых ключей. Двигатель в это время не отключается и продолжает движение в ту же сторону.

Цель изобретения - повышение надежности системы за счет управления двигателем.

Поставленная цель достигается тем, что в систему управления двигателем, содержащую первый инвертор, подключенный выходом к входу инвертора и к базе четвертого транзистора, управляющие переходы которого зашунтированы резисторами и диодами, второй инвертор, подключенный выходом к базе второго транзистора, управляющие переходы которого зашунтированы резисторами и диодами, второй транзистор, подключенный коллектором к базе третьего транзистора и к коллектору первого транзистора, четвертый транзистор, подключенный коллектором к базе первого транзистора

и к коллектору третьего транзистора, управляющие переходы которых зашунтированы резисторами и диодами, эмиттеры первого и третьего транзисторов соединены вместе

и подключены к положительному выводу источника питания4 введены дополнительно пятый транзистор, подключенный коллектором к эмиттерам второго и четвертого транзисторов, а эмиттером - к отрицательному

0 выводу источника питания, а также к стабилизатору напряжения, собранному на резисторе, конденсаторе, стабилитроне, и подстроечный резистор, подключенный между коллектором пятого транзистора и

5 отрицательным выводом источника питания, средний вывод подстроечного резистора подключен к аноду светодиода оптрона, коллектор фототранзистора оптрона соединен с базой шестого транзистора, эмиттер

0 которого через резистор соединен с положительным выводом источника напряжения и базой пятого транзистора.

На фиг.1 показана принципиальная схема системы; на фиг.2 - временные диаграм5 мы работы системы.

Система содержит инвертор 1 с резистором 2 на входе, инвертор 3, резисторы 4-6, первый транзистор 7, диоды 8-13, второй транзистор 14, диоды 15 и 16 в цепи

0 коллектора первого транзистора, резисторы 17-20, третий транзистор 21, резистор 22 в цепи базы первого транзистора, четвертый транзистор 23, стабилизатор напряжения, выполненный на резисторе 24,

5 конденсаторе 25 и стабилитроне 26, пятый транзистор 27, к базе которого подключен резистор 28, шестой транзистор 29, база которого подключена к коллектору фототранзистора оптрона 30, подстроечный рези0 стор 31 и резистор 32.

Система работает следующим образом, На вход инвертора 1 поступает сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ) (фиг.2).

5 Пройдя через инвертор 1, сигнал ШИМ поступает на базу транзистора, а через инвертор 3 - на базу транзистора 21. Одно из плеч мостовой схемы, собранной на транзисторах 7 и 23, например, открыто, а второе

0 плечо, собранное на транзисторах 14 и 21, закрыто. Если через двигатель М протекает номинальный ток, то падение напряжения на открытом транзисторе 27 недостаточно для включения оптрона 30. Для нормально5 го режима срабатывания защиты необходимо, чтобы ток, протекающий через резистор 24, переменный резистор 31 и светодиод оптрона 30, был меньше минимального тока, обеспечивающего начальное вращение двигателя.

При аварийной ситуации (заклинивании двигателя или появлении сквозных токов короткого замыкания) ток через транзистор 27 начинает возрастать, возрастает и падает напряжение на переходе коллектор - эмит- тбр транзистора 27, т.е. возрастает величина на аноде светодиода оптрона 30, и при заранее заданной с помощью резистора 31 величине напряжения происходит включение оптрона 30. Напряжение на коллекторе выходного транзистора оптрона 30 падает, и на выходе транзистора 29, собранного по схеме эмиттерного повторителя, напряжение тоже падает. Транзистор 27 закрывается, прекращая протекание силового тока через транзисторы 7, 13, 21 и 23, и соответственно, через двигатель М. При этом через резисторы 24 и 31 происходит увеличение тока до величин определяемых их номиналами. Стабилизатор напряжения, собран- ный на резисторе 24, конденсаторе 25 и стабилитроне 26, служит для ограничения подаваемой на оптрон 30 величины напряжения и защищает оптрон 30 от выхода из строя.

Таким образом, при возникновении аварийной ситуации двигатель обесточивается и движение его прекращается (фиг,2), Конденсатор 25 служит для ликвидации дребезга светодиода оптрона 30.

Диаграммы работы схемы управления двигателем при номинальных режимах работы и при аварийной ситуации (наезд на препятствие) показаны на фиг.2.

Использование предлагаемой системы позволяет защищать от повреждения двигатель, электронную схему и перемещаемый объект при возникновении аварийных ситуаций.

Формула изобретения

Система управления двигателем с блоком защиты от перегрузок, содержащая первый инвертор, подключенный выходом к

входу второго инвертора и к базе первого транзистора, управляющие переходы которого зашунтированы резисторами и диодами, второй инвертор подключен выходом к базе второго транзистора, управляющие переходы которого зашунтированы резисторами и диодами, второй трлнзистор подключен коллектором через резистор к базе третьего транзистора и через последовательно соединенные диоды к коллектору четвертого транзистора, первый транзистор подключен коллектором через резистор к базе четвертого транзистора и через последовательно соединенные диоды - к коллектору третьего транзистора, управляющие переходы которых зашунтированы резисторами и диодами, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов соединены вместе и подключены к положительному выводу источника питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы управления, в блок защиты введены пятый транзистор, подключенный коллектором к эмиттерам первого и второго транзисторов, а эмиттером - к отрицательному выводу источника питания, а также к стабилизатору напряжения, выполненному на резисторе, конденсаторе и стабилитроне, и подстроечный резистор, подключенный между коллектором пятого транзистора и отрицательным выводом источника питания через стабилизатор напряжения, а средний вывод подстроечного резистора подключен к аноду светодиода введенного оптрона, коллектор фототранзистора оптрона соединен с базой введенного шестого транзистора, эмиттер которого через резистоо соединен с отрицательным выводом источника питания и базой пятого транзистора, а коллектор через резистор соединен с положительным выводом источника питания, а катод светодиода и эмиттер фототранзистора оптрона соединены с отрицательным выводом источника питания.

Фиг 2