Электропривод постоянного тока Советский патент 1993 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для применения в электроприводах с повышенной надежностью защиты двигателя и приводи при работе в режимах перегрузки или аварийных режимах.

Целью изобретения является повышение надежности, путем оценки длительности перегрузки электропривода.

На чертеже показана структурная схема привода. Электропривод постоянного тока, содержит электродвигатель 1, якорная обмотка которого соединена с усилителем 2 мощности и датчиком 3 тока якоря, первый вход усилителя мощности 2 предназначен для подключения к питающей сети, а второй вход соединен с выходом формирователя 4 управляющий импульсов, первый вход которого соединен с выходом блока 5 компенсации радиационного и температурного воздействия 6, второй вход - с выходом блока 7 токоограничения, его вход соединен с выходом датчика 3 тока якоря, а третий - с выходом блока 8 защиты от обрыва обмотки возбуждения, входом соединенного с датчиком 9 тока обмотки возбуждения электродвигателя, тахогенератор 10 электродвигателя 1, выход которого соединен с первым входом блока 11 ключей, второй и третий входы которого соединены с цепями 12 резервных обратных связей электродвигателя 1, выходы блока 11 ключей соединены со входом формирователя 13 сигнала рассогласования, второй вход, которого соединен с блоком 14 задания, блок 15 контроля исправности тахогенератора 10, вход которого соединен с тахогенератором 10, а выход - с управляющими входами блока 11 ключей, генератор 16 тактовых импульсов, кроме того, в электропривод дополнительно введены таймер 17 аварийной выдержки, таймер 18 защиты и два ключевых элемента 19 и 20, при этом вход таймера 17 аварийной рыдер- жки соединен с выходом блока 7 токоограничения, а его выход - с входом таймера 18 защиты, выход которого соединен с управляющими входами ключевых элементов 19 и 20, один из которых 19 включен между выходом формирователя 13 сигнала рассогласования и входом блока 5 компенсации

00

00

ел

-™s

ю

радиационного и температурного воздействия 6, а второй 20 - между выходом генератора 16 тактовых импульсов и четвертым входом формирователя А управляющих импульсов.

Электропривод работает следующим образом. В исходном состоянии включено сетевое напряжение U сзт, вал двигателя 1 неподвижен, сигнал с тахогенератора 10wcp. равен нулю, ключи 11-1,19, 20 - замкнуты, 11-2,11-3 -разомкнуты, сигнал задания Узад. с задатчика 14 на входе 15-2 формирователя 15 сигнала рассогласования равен нулю, сигнал рассогласования ЛУупр. на выходе 13-3 и Л UK на выходе блока б компенсации также равен нулю, сигнал У зап. на выходе 4-5 формирователя 4 не формируется и тиристоры усилителя 2 мощности заперты, выходное напряжение Увозб. на выходе 2-4 равно номинальному, напряжение якоря Уяк. равно нулю, двигатель 1 готов к работе, сигналы резервных обратных связей 12Уо.с.як. и ио.с.возб- разорваны ключами 11-2 и 1 1-3. При установке напряжения задания скорости У3зд. с задатчика 14 (на фиг. 1 не показан) на входе 13-2 отличным от нуля, на выходе 13-2 формирователя 13 сигнала рассогласования устанавливается значение Узад., которое проходит через блок 5 компенсации, в котором заряжает конденсатор интегрирующей цепи (не показана), осуществляя плавный сдвиг фазы отпирания тиристоров усилителя 2 мощности сдвигающимися импульсами Уззп. с выхода 4--5 формирователя 4 импульсов, двигатель 1 плавно (плавность определяется постоянной времени интегратора) набирает обороты, при этом появляется сигнал обратной связи Ут.г. с тахогенератора 10 через вход 11-1 блока ключей 11 на вход 13-1 блока 13 формирования сигнала рассогласования ДУупр. выходной сигнал Д Уупр. формируется из сигнала задания Учад. и противофазного сигнала обратной связи - УТ.Г. и на выходном валу двигатель 1 устанавливается номинальный режим работы, при этом тахогенератор 10 отслеживает, а формирователь 13 сигнала рассогласования компенсирует разницу между заданной и действительной скоростями вала.сводя ее к нулю. Суммарная погрешность всех блоков привода обеспечивает точность 1-5% от заданного номинального значения скорости. При колебаниях питающей сети или изменения нагрузки привод отслеживает возмущеннее помощью тэхогенераторз 10, а в случае его отказа блок 15 контроля исправности тахогенератора отключает обратную связь с тагогенератора 10 УТ.Г. на входе

11-1 блока 11 ключей и включает по входу 11-2 и 11-3 резервные обратные связи 12 по напряжению на якоре (Уо.с.як.) и по напряжению на обмотке возбуждения (Уо.с.возб.) на вход 13-1 формирователя 13 сигнала рассогласования, при этом падает точность поддержания номинальной скорости вращения вала двигателя 1 с 1-2% до 3-5% по диапазону скоростей, однако привод продолжает нормально функционировать. При появлении перегрузки на валу двигателя 1 за счет заклинивания, например подшипника двигателя, выкрашивания зубьев шестеренок редуктора, потере кон5 такта в токоподводящих щетках и т.п., возрастает сигнал датчика 3 тока якоря, который через блок 7 токоограничения выдаст сигнал на вход 4-2 формирователя 4 управляющих импульсов и переведет усилитель 2 мощности

0 в режим токоограничения по цепи якоря двигателя 1, при этом вал двигателя 1 замедлит свое вращение или остановится, но на обмотке возбуждения при этом будет номи- нальное напряжение Увозб. а на якоре - по5 ниженное УЯк. из расчета полуторакратного тока через якорную обмотку и силовые тиристоры усилителя 2 мощности. Аналогично сработает защита в случае обрыва обмотки возбуждения, при этом сработает датчик 9

0 Тока обмотки возбуждения и блок 8 защиты от.обрыва обмотки возбуждения. Пребывание привода в режиме токоограничения ограничивается предельной температурой разогрева обмоток якоря и силовых тири5 сто ров (температура обычно указана в паспорте на двигатель 1 и тиристоры), после чего происходит тепловой пробой и выход из строя двигателя 1 или тиристоров усилителя 2 мощности, кроме того за свое время

0 пребывания привода в режиме токоограничения происходит потребление энергии из сети. Указанные недостатки устраняются при работе привода в режиме токоограничения. При появлении перегрузки по любой

5 причине датчик 3 тока якоря зафиксирует повышение тока якоря больше номинального и при достижении уставки токоограничения блок 7 токоограничения выдаст сигнал на вход 4-2 блока 4 формирователя запуска0 ющих импульсов У3ап., последний переведет усилитель 2 мощности на пониженное напряжение по цепи якоря двигателя 1, двигатель 1 при этом может стоять достаточно длительное время, при этом происходит его

5 бесполезный постепенный нагрев, но одновременно с выдачей сигнала с выхода блока 7 токоограничения на вход 4-2 блока 4 формирователя запускающих импульсов тот же сигнал поступает на вход таймера 17 аварийной выдержки и запускает его, таймер

начинает отсчет времени, (выдержка таймера 17 устанавливается потребителем из соображений конкретных условий эксплуатации привода, скажем при попадании в шестерни редуктора флюса, шлаковых или абразивных крошек и т.п. привод в состоянии их перемолоть на режиме токоог- раничения за 15-20 сек., в течение которого режим токоограничения считается случайным аварийным фактором, который привод может преодолеть, т.е. размолоть крошки, и снова перейдет в нормальный режим работы, если датчик 3 тока якоря зафиксирует снижение тока по цепи до номинального, при этом таймер 17 остановится и сбросит отсчитанное время, не выдав на своем выходе сигнал запуска таймера 18 защиты, привод продолжает работать в номинальном режиме. Если же режим токоограничения не случайный, и таймер 17 аварийной выдержки отработает уставку врем-ени случайной перегрузки, то на его выходе появится сигнал запуска таймера 18 защиты, который отработает время.заданное потребителем из соображений невозможности прерывания технологического процесса, т.е. выполнения, например сварки до конца перекрытия валиков,обеспечивая закрытия задвижек подачи топлива и т.п..после чего таймер 18 защиты, отработав уставку времени аварийного окончания технологического процесса, выдает команду по своему выходу на ключи 19 и 20.которые отключают выход 13-3 формирователя сигнала рассогласования от входа 4-1 блока 4 формирователя управляющих импульсов через блок 5 компенсации температурного и радиационного воздействия, и подключают на вход 4-1 нулевой потенциал, что однозначно снижает сигнал рассогласования ДУупр. и A UK.о- и исключает прохождение каких-либо импульсных помех, кроме того, ключ 20 размыкается и снижает тактовые синхронизирующие Ксинх. импульсы . поступающие с выхода генератора 16 тактовых импульсов на вход 4-4 блока 4 формирователя управляющих импульсов, т.о. гарантированно исключается выдача запускающих (U3an.) импульсов с выхода 4-5 блока 4 на вход 2-2 усилителя 2 мощности, тиристоры которого запираются и напряжение Уяк. падает до нуля, двигатель останавливается и может быть повторно включен только оператором после устранения причин перегрузки. Таймеры 17 и 18 выполнены по известным техническим решениям, ключевые элементы 19, 20 на основе интегральных ключей. Блок 5 компенсации температурного и радиационного воздействия 6 (на фиг. 1 воздействие

6 условно обозначено тремя стрелками) кор- ректируетуровеньсигнала рассогласования ДиуПр. с выхода 13-3 блока 13,проходящего через замкнутый ключ 19 на вход блока 5, в 5 зависимости от температуры окружающей среды или интенсивности радиационного воздействия, до уровня All., который соответствует номинальному значению заданной скорости. Блок 5 повышает надежность

0 и точность работы привода при переходах температур через нулевую отметку и время выживаемости привода при радиационном воздействии. Усилитель 2 мощности выполнен по известному решению - полуупрзвля5 емый диодно-тиристорный мост, причем диодный мост выдает напряжение возбуждения ивозб., а диодно-тиристорный (два диода и два тиристора)-напряжение якоря U«K, регулируемое в пределах 1-96% от напря0 жения питающей сети.

Формула изобретения Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого соединена с усилителем

5 мощности и датчиком тока якоря, первый вход усилителя мощности предназначен для подключения к питающей сети, а второй вход соединен с выходом формирователя управляющих импульсов, первый вход которого

0 соединен с выходом блока компенсации радиационного и температурного воздействий, второй вход - с выходом блока токоограничения, его вход соединен с выходом датчика тока якоря, а третий - с выхо5 дом блока защиты от обрыва обмотки возбуждения, входом соединенного с датчиком тока обмотки возбуждения электродвигателя, тахогенератор электродвигателя, выход которого соединен с первым входом

0 блока ключей, второй и третий входы которого соединены с цепями резервных обратных связей электродвигателя, выходы блока ключей соединены с входом формирователя сигнала рассогласования, второй

5 вход которого соединен с блоком задания, блок контроля исправности тахогенерато- ра, вход которого соединен с тахогенерато- ром, а выход - с управляющими зходами блока ключей, генератор тактовых импуль0 сов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем оценки длительности перегрузки электропривода, в него дополнительно введены таймер аварийной выдержки, таймер защиты и два

5 ключевых элемента, при этом вход таймера аварийной выдержки соединен с выходом блока токоограничения, а его выход - с входом таймера защиты, выход которого соединен с управляющими входами ключевых элементов, один из которых включен между выходом формирователя сигнала рассогласования и входом блока компенсации радиационного и температурного воздействия, а другой - между выходам генератора тактовых импульсов и четвертым входом формирователя управляющих импульсов.

Использование: может быть использовано для защиты электродвигателей при перегрузках. Сущность: в данном устройстве исключается выдача запускающих импульсов с выхода формирователя управляющих импульсов на усилитель мощности, электродвигатель останавливается и может быть повторно включен после устранения неисправности. Подбором уставок времени срабатывания таймеров выбираются длительности перегрузок, при которых электродвигатель не достигает критических температур. 1 ил.

11

-и

т.г