Устройство для управления электродвигателем Советский патент 1993 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах постоянного и переменного тока.

Цель изобретения повышение надежности электродвигателя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления электродвигателем; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит регулятор 1 скорости, ключ 2, датчик 3 скорости, задатчик 4 скорости, внешний управляющий контакт Работа 5, контакт 6 включения задающего напряжения, принадлежащий реле 18, источники, 8 питания, компаратор 9, элементы И-НЕ 10 и 14, элементы выдержки времени 11 и 15, выпрямитель 12, элементы НЕ 13 и 16, элемент И 17.

Элементы 5,13,15.16 образуют канал I, а элементы 9, 10. 11, 12. 14 - канал II.

Ключ 2 включен между выходом и суммирующей точкой регулятора 1 скорости к

одному входу регулятора 1 подключен датчик 3 скорости. Управление устройством осуществляется управляющим контактом 5, соединенным с источником питания 7, обмоткой реле 18 и входом элемента 13 НЕ. Задатчик 4 через контакт 6 реле 18 соединен со вторым входом регулятора 1, а также подключен к источникам 7, 8. Выход компарато- ; ра 9 соединен с.первым входом элемента 10 И-НЕГ выход которого подключен к входу элемента 11 выдержки времени, а вход компаратора 9 соединен с выходом выпрямителя 12, вход которого соединен с датчиком скорости 3. Выход элемента 13 НЕ соединен с первым входом элемента 14 И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента 11 выдержки времени, при этом выход эле-. мента 14 И-НЕ соединен со вторым входом элемента 10 И-НЕ. Вход элемента 15 выдержки времени подключен к выходу элемента 13 НЕ, выход элемента 15- к входу элемента 16 НЕ, выходы элементов 14 и 16 соединены с входами элемента 17 И, а выход последне х

о

ю

41

VJ

го подключен к управляющему входу ключа 2.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

ирс - выходное напряжение на регуляторе 1; с

Us - напряжение после контакта 5 (на входе элемента 13);

1)з - напряжение на датчике 3, которое пропорционально скорости п вращения двигателя;

Ui4, Uie, Ui - соответствующие сигналы на выходе элементов 14, 16, 17.

Устройство работает следующим образом. В исходном рабочем состоянии внешний управляющий контакт 5 замкнут, реле 18 замыкает контакт 6. В результате на вход регулятора 1 поступает задающее напряжение с задатчика 4. На вход элемента 13 поступает сигнал логической 1, в результате на выходах элементов 14 и 16 имеем сигнал 1, на выходе 17 имеем 1 и ключ 2 находится в разомкнутом состоянии, т.е. сигнал ирс 0 и электродвигатель вращается со скоростью п. Этому соответствуют диаграммы (см. фиг. 2) на интервале времени О t trj. При этом на выходе 12 имеется напряжение, пропорциональное модулю скорости, на выходе 9 - логическая 1, на выходе 10 и 11, как и на выходе 13 -логический .

Далее приведены два возможных случая при останове (торможении) электродвигателя,

1. Регулятор скорости функционирует нормально (не имеет дрейфа и неисправностей). В этом случае при команде на останов электродвигателя, что осуществляется размыканием управляющего контакта 5 (см. .фиг. 2 при t to), срабатывает 18 и контакт 6 размыкается, снимается задающее напряжение с входа регулятора 1, а также снимается напряжение со входа элемента 13. В результате сигнал Upc за счет сигнала Us датчика 3 изменяет свою полярность, что вызывает торможение и останов электродвигателя: скорость п спадает до нуля. При торможении до точки б на криврй Ua(t) n(t) на выходе 10 имеется логический О, а Далее из-за недостаточной чувствительности компаратора 9, на выходе 10 . Однако из-за наличия выдержки времени ta на выходе 11 в течение времени ta удерживается сигнал логического О. При этом на выходе элемента 13 имеется сигнал 1. В результате на отрезке времени оа сигнал на. выходе 14 (канал II) равен 1, то же имеется и на выходе 16 (см. фиг. 2). В результате сигнал на выходе 17 равен единице и

ключ 2 разомкнут вплоть до останова электропривода (до точки а, где п 0), Выдержка времени ta составляет несколько десятков миллисекунд и зависит от чувствительности

компаратора 9. При бесконечной чувствительности компаратора 9 tz 0. Выдержка времени ti практически составляет 2-5 си выбирается в зависимости от мощности двигателя, махового момента и тормозного

0 момента привода.

При п 0 (точка а) двигатель останавливается, сигнал на выходе 11 становится равным 1, на выходе 14 появляется сигнал О, на выходе 17 - О и ключ 2 замыкается,

5 ирс 0, Триггерная связь между выходом 14 и входом 10 обеспечивает устойчивую фиксацию элемента 14 в положении О, при достижении сигнала из нулевого значения, несмотря на возможные возмущения вала

0 двигателя со стороны механизма. Это обеспечивает при снятии внешнего сигнала работа (контакты .5, 6 размыкаются) возможность поворота вала двигателя в требуемое положение (режим мягкого вала).

5 При необходимости иметь режим жесткого вала при нулевой скорости двигателя управляющий внешний контакт 5 работа не размыкается, а отключаются источники 7, 8 от задатчика 4. В результате за счет того,

0- Что на вход 13 поступает сигнал 1, на выходе 17 получают сигнал 1 и ключ 2 разомкнут, Upc & 0, что обеспечивает автоматическое удержание электродвигателя в положении нулевой скорости (так назы5 ваемое силовое удержание, когда через двигатель протекает ток, а скорость равна

нулю).

2. Регулятор скорости функционирует ненормально: имеет место смещение нуля

0 регулятора 1 или указанный регулятор вышел из строя и находится в положении максимального выходного напряжения Upc Upcwaicc л электродвигатель вращается с неуп- .равляемой скоростью. В этом случае при

5 команде на останов отличаются контакты 5, 6. Однако из-за наличия неисправности в регуляторе скорость двигателя на участке оа до нуля не спадает (пунктир на кривой Ua(t)). Поэтому канал II не может выдать не0 обходимый сигнал для останова электродвигателя (1 - на выходе .14), в результате на интервале времени оа ключ 2 разомкнут. Для останова электродвигателя в этом случае образован канал I, который по5 еле размыкания контакта 5 запускает выдержку времени ti (сигнал Ure на фиг. 2). В результате, если за время ti электропривод не остановится, то по истечении ti на выходе 16 появляется сигнал О и ключ 2 замыкает- ся, шунтируя регулятор 1, т.е. Upc 0. В

результате от точки d (участок de происходит торможение двигателя на свободном выбеге до его полного останова. Этому случаю соответствуют пунктирные линии на фиг. 2.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает останов двигателя в любом случае при получении внешней команды (размыкание внешнего контакта 5).

Повышение надежности достигается за счет образования двух каналов останова электродвигателя, работающих в функции сигналов датчика скорости и внешнего управляющего контакта Работа. Оба канала подключены к элементу И, который управляет ключом в цепи регулятора скорости. При этом второй канал для улучшения четкости работы имеет триггерную связь между элементами И-НЕ.

Формул аи з о б ре т е.н и я

Устройство для управления электродвигателем, содержащее регулятор скорости, входы которого соединены с датчиком скорости электродвигателя и задатчиком скорости, а выход предназначен для подключения к якорной цепи электродвигателя, ключ в цепи обратной связи регулятора скорости, два управляющих контакта,

один из которых соединен с задатчиком скорости и регулятором скорости, а второй соединен с источником питания, компаратор. выпрямитель, элемент И-НЕ. первый и второй элементы НЕ, выход которого соединен с элементом выдержки времени, о т л и ч а- ю щ е е с я. тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены второй элемент выдержки времени, второй

элемент И-НЕ и элемент И, один вход которого через первый элемент НЕ соединен с выходом первого элемента выдержки времени, вход второго элемента НЕ соединен с вторым управляющим контактом и с обмоткой реле первого управляющего контакта, второй вход элемента И соединен с выходом первого элемента И-НЕ, первый вход которого подключен к выходу второго элемента НЕ, а второй вход соединен с выходом

второго элемента выдержки времени, вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ, один вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом первого элемента И-НЕ, а другой через последовательно соединенные компаратор и выпрямитель подключен к датчику скорости электродвигателя, выход элемента И соединен с управляющим входом ключа в цепи обратной связи регулятора скорости.

Использование: может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Сущность: в данном устройстве повышение надежности обеспечивается за счет образования двух каналов останова электродвигателя, работающих в функции сигналов датчика скорости и внешнего управляющего контакта Работа. Оба канала подключены к элементу И, который управляет ключом в цепи регулятора скорости. При этом второй канал для улучшения четкости работы имеет триггерную связь между элементами И-НЕ. 2 ил.

Фиг.1

фцг.1