Устройство для реверсирования двигателя постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02P1/22 H02P5/16 

Изобретение предназначено для исполь зования в системах и устройствах автом тики, телемеханики, информационно-измерительной техники , а также для управления исполнительными органами цифровых вычислительных машин. Известны устройства для реверсирова ния двигателя постоянного тока, выполненные по мостовой схеме, в одну диагональ которой включены источники питания, а во вторую диагональ нагрузка. В плечи моста включены управляющие элементы, к входам которых подключены транзисторные узлы осуществляющие реверсиро18ание тока в нагрузке. Входные сигналы приведенных устройств для каждой диагонали моста разнесены во време ни Г13-Г21. Недостатками известных устройств является то, что они обладают низкими функциональными возможностями и низкой надежностью, так как не устраняют хвероятности полного закорачивания нагрузки (источника питания) в момент переключения в случае смены управляющего сигнала, например с режима Прямого хода на Реверс и наоборот, без временной паузы. Из известных устройств наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для реверсирования двигателя постоянного тока, содержащее четыре управляющих элемента, каждый 113 которых выполнен на транзисторах, включенных по мостовой схеме. Входные шины Прямого хода и Реверса через трансформаторы и диоды, включенные по двухполупериодной схеме, подключены к резистивному суммирующему узлу (элементу ИЛИ), к базам транзисторных ключей управляющего элемента. К одной диагонали моста подключен источник питания, ко второй - нагрузка, например, двигатель постоянного , Недостатками известного устройства являются его низкие функциональные воз- можности и надежность, вызванные тем, что вследствие различных времен открывания и закрывания транзисторов или реле управляющих Элементов и узлов ревер сирования (элементы ИЛИ, трансформаторы, диоды и т.д,)| возможно полное закорачивание нагрузки в момент переключения и, как следствие, выход из строя управляющих элементов. Данное устройство невозможно также применять в резервированных системах управления, так как различные времена открывания и закрывания транзисторов управляющих элементов в различных каналах при обычном резервировании вызывают закорачивание нагрузки из-за перекрытия в срабатывании дубшфующих. каналов, что приводит j выходу из строя управляющих элементов оВоих элементов обоих каналов, резервиров.аннь1х обычным способом. Кроме того данное устройство не может осуществлят реверсирование двигателя при переходе его на механический упор, что также может вызвать выход из строя CHcfeMbi. В случае подачи сигналов реверсирования с паузой значительно сокращается быстродействие устройства. Целью изобретения является повышени надежности, быстродействия и расипфёни функциональных возможностей устройства для реверсирования двигателя постоянного тока. Для этого в устройство для реверсирования двигателя постоянного тока, со uepxcaiiJWe входные шины Прямой вход и . Реверс, в каждом канале управления yniравляющие элементы, включенные по мос товой схеме, входная диа1гональ которой подключена к источнику питания, а выходная - соединена с зажимами двигателя, снабжено чеЛ1рьмя пятивходовыми элементами И, блоками управления и при оритета, восемью эл э 1ентами запретв, двумя концевыми датчиками и двумя резисторами торможения, а в каждый из каналов управления лоследовательно с осяовшлми включены восемь дополшггельttbix управляющих элементов, причем резисторы торможения через два последова тельно включеннзых элемента запрета соединены с выходными диагоналями мостовых схем управляющих элементов и зажимами двигателя, концевые датчики которого соединены со входами блоков управления и приоритета, вторые входы которых йодключены соответственно к входным шинам Прямой вход, Реверс, а их выходы подключены соответственно

690597 К первым входам первого и третьего, второго и четвертого элементов И, выходы всех элементов И соединены со входами управляющих элементов соответствующих диагоналей мостовой схемы, а второй выход первого управляющего элемента соединен с третьим входом первого элемента И, второй выход второго управляющего элемента - с четвертым Ьходом третьего элемента И, второй выход третьего управляющего элемента с четвертым входом четвертого элемента И, второй выход четвертого управляющего элемента - со вторым входом второго элемента И, второй выход пятого управля-. ющего элемента - с третьим входом третьего элемента И, второй выход шестого управлшощего элемента - с четвертым входом первого элемента И, второй выход седьмого управляющего элемента с четвертым входом второго элемента И, второй выход восьмого управляющего элемента - с третьим входом четвертого элементами, второй выход девятого управляпощего элемента - с пятым входом четвертого элемента И, второй выход десятого управляющего элемента - со вторым входом четвертого элемента И, второй выход одиннадцатого управляющего элемента - с пятым входом третьего элемента И, второй выход двенадцатого управляющего элемента - со вторым входом третьего элемента И, второй выход тринадцатого управляющего элемента - с третьим входом второго элемента И, второй выход четырнадцатого управляющего элемента - с пятым входом второго элемента И, второй выход пятнадцатого управляющего .элемента - с пятым входом первого элемента И, второй выход щестнадцатого управлшощего элемента - со вторым входом первого элемента И, причем входы первого, второго, третьего и четвертого элементов запрета под1$лючены соответственно ко второму входу первого, к пятому входу первого и четвертого, третьему входу третьего и третьему входу первого элементов Н, а входы пятого и шестого, седьмого и восьмого элементов запрета попарно объединены и подключены соответственно к третьим входам второго и первого элементов И. Кроме того, блоки управления и приоритета содержат элементы И, ИЛИ и НЕ, входы которых подключены к ишнам приоритета и к первым входам элементов ИЛИ, подключенных своими вторыми входами соответственно к шинам Прямой ход н Реверс, 5 69 а выходы элементов ИЛИ подключеньт к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов НЕ, а выходы - с выходными пганами управления. На фиг, 1 - предлагаемое устройство, функциональная схема на фиг. 2- блок управления и приоритета, входящего в состав устройства, функциональная схема; на фиг, 3 - временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит управляющие элементы 1-16, включенные по резервированной мостовой схеме, в .одно из плеч которой включен двигатель 17 постоянно.. го тока, а во второе - источник 18 питания, элементы И 19-22, входы которых подключены к выходам блока 23 управления и блока 24 приоритета, выходы диагоналей мостовой, схемы подключены к элементам запрета 25-32 и к резисторам 33, 34 торможения. Двигатель постоянного тока имеет концевые датчики 35-36 выходы которых подключены к соответству ющим входам блоков управления и приори тета, В состав. блоков 23 и 24 входят элементы И 37-38, элементы ИЛИ 39-40 и элй 1енты НЕ.41-42. Первые входы элементов ИЛИ ,30-4О и входы элементов НЕ 41-42 подключены соответственно к шинам приоритета 43-44, а вторые входы элементов ИЛИ 39-40 и выходы элементов И 37-38 подключены соответственно к щинам Реверс 45 и Прямой ход 46 и к выходным шинам 47, 48 управления блоков 23-24, Устройство работает следующим обра- В исходном состоянии сигналы на шинах Прямой ход 46 и Реверс 45 отсутствуют, управляющие элементы 1-16 закрыты и на их выходах будут присутствовать разрешающие единичные уровни, т.е, элементы И 19-22 готовы отработать любой сигнал, поступивший на щяны Прямой ход 46 или Реверс 45 блоков 23-24. . Во время отсутствия сигналов на вхо дах устройства элементы запрета 25-32 будут открыты и к зажимам двигателя 17 постоянного тока будут подключены тормозящие резисторы 33-34, При поступ Ленин сигнала на входную щину Прямой ход 46 блоков 23-24 открываются управ ляющие элементы 7, 8, 13, 14, 3, 4, 9 1О, а элементы запрета 25, 32 закрываются единичным-уровнем, поступающим 7 на их запродающий вход с инверторных выходов управляющих зле ентов 8 и 9, т.е. тормозящие резисторы 33-34 отключаются от обмотки двигателя, Таклм образом, в том случае осуществляется вращение двигателя в режиме прямого . хода. При поступлении сигнала на входную шину Реверс 45 блоков 23, 24 управляющие элементы 5, 6, 15, 1б, 1, 2, 11, 12 не откроются до тех пор, пока не закроются управляющие элементы 3, 4, 7, 8, 9, 10, 13, 14, осущестьляющие прямой ход на обоих каналах устройства. В этом случае открывание управляющих элементов 5, 6, 15, 16 возможно только после полкюго закрытия управляющих элементов 4, 13, 6, 14, а открывание управляющих элементов 1, 2, 11, 12 - только после полного закрытия управляющее, элементов 3, 8, 9, Ю, т.е. вероятиость короткого замыка.ния полностью устраняется. Отключение тормозящих резисторов в этом случае 1РОИ.ЗВОДИТСЯ элементами запрета 26, 27, 4О, 31. При переходе из режима реверса в режим прямого хода управляющие элементы 7, 8, 13, 14 откроются только после полного закрытия управляющих элементов 16, 1, 6, 15, а управляющие элементы 3, 4, 9, 10 - только после полного закрытия управляющих элементов 12, 5, 2, 11 (фиг. 1), Изложенное будет осуществляться подачей на элементы И 2О, 22 при переходе в режиме прямого хода и на элементы И 19, 21 в режиме реверса с, инверсных выходов управляющих элементов 1-16 разрешающих сигналов, .т.е, переход устройст с одного режима работы на второй может производиться без всякой временной паузы, даже с перекрытием, при этом схема, полностью сохраняет свою работоспособность и выход ее из строя за счет временных перекрытий в элементах схемы канала и между каналами невозможен. Вместе с тем устройство осуществляет нормальное функционирование двигателей при одной любой неисправности в системе. При достижении отработки системой макисмального значения срабатывает со- зтветствующий концевой датчик 35 или 36, подавая сигнал на шины приоритета 44 шш 43 блоков 23, 24. Этот сигнал при помощи соответствующего инвертора 41 или 42 элетлентов .И 37 и 38 снимает с выходных шин управления 47 или 48 блоков 23, 24 предыдупшй режим и

0005о7 включит противоположный, т.е. управлени схемой осуществляется через элементы ИЛИ 39, 40 блоков управления и приори тета 23, 24 или непосредственно через входные шины управления 43, 44 или через шины приоритета 43, 44. Действие команд приоритета возможно только при нахождении на концевых датчиках 35, 36 (достижении максимально возк ожной величины отрабатываемой информации). При сходе с концевых датчиков устройство работает по командам на входшлх шинах. Таким образом, введение элементов И позволяет полностью исключить влияние временных характеристик элементов на работу схемы, исключить возможность возникновения короткого замыкания за счет разброса этих характеристик при реверсировании мостовых схем. Изложек ное значительно (на два порядка и более повышает надежность устройства по срав нению с известными. Повышение надежно ти устройства обеспечивается также схемой блока управления и приоритета и кон цевых датчиков, позволяющих снимать си нал максимальной отработки до возникно вения аварийной ситуации. Все названные элементы и связи позволяют обеспечить работу устройства без временной паузы между сигналами Прямой ход и Реверс, а также при условии перекрытия этих сигналов. Это расширяет функциональные возможности устройства, и повышает его быстродействие на величину, равную, отношению Тр/Тп, где Тр - длительность входного сигнала, Тп - пауза между вхо ными сигналами реверсирования. Изобретение позволяет осуществить его параллельное резервирование и испол зование в системах управления двигателями постоянного тока с повышенными требованиями к надежности. Формула изобретения 1. Устройство для реверсирования двигателя постоянного тока, содержащее входные шины Прямой ход и Реверс в каждом канале управления управляющие элетленть, втслюченные по мостовой схеме. Входная диагональ которой подключена к источнику питания, а выхЬдна:я соединена с зажимами двигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, быстродействия и расширения функциональных возможностей

8 но снабжено четырьмя пятивходовыми лементами И, блоками управления и приоритета, восемью элементами запрета, двумя концевыми датчиками и двумя резисторами торможения, а в каждый из каналов управления последовательно с основными включены восемь дополнительных управляющих элементов, причем резисторы торможения через два последовательно включенных элемента запрета соединены с выходными ди агоналями мостовых схем управляющих элементов и зажимами двигателя, концевые датчики которого соединены со входами блоков управления и приоритета, вторые входы которых подключены соответственно к входным шинам Прямой ход. Реверс, а их выходы подключены соответственно к первым входам первого и третьего, второго и четвертого элементов И, выходы всех элементов И соединены со входами управляющих элементов соответствующих диагоналей мостовой схемы, а второй выход первого управляющего элемента соединен с третьим входом первого Элемента И, второй выход второго управляющего элемента - с четвертым входом третьего элемента И, второй выход третьего управляющего элемента - с четвертым входом четвертого элемента И, второй вь1ход четвертого управляющего элемента - со вторым входом второго элемента И, второй выход пятого управляющего элемента - с третьим входом третьего элемента И, второй выход шестого управляющего элемента - с четвертым входом первого элемента И, второй выход седьмого р равляющего элемента - с четвертым входом второго элемента И, второй выход восьмого управляющего элемента - с третьим входом четвертого элемента И, второй выход девятхэго управляющего элемента - с пятым входом четвертого элемента И, второй выход десятого управляющего элемента - со вторым входом четвертого элемента И, второй выход одиннадцатого управляющего элемента - с пятым входом третьего элемента И, второй выход двенадцатого уп- . равляющего элемента - со вторым входом третьего элемента И, второй выход тринадцатого управляющего элемента - с третьим входом второго элемента И, второй выход четырнадцатого управляющего элемента - с пяты входом второго элемента И, второй выход пятнадцатого управл5пощего элемента - с пятым входом первого элемента И, второй выход шест надцатого Управляющего элемента - со вторым входом первого элемента И, причем входы первого, второго, третьего и четвертого элементов запрета подключены соответственно ко второму входу первого к пятому входу первого и четвертого, третьему входу третьего и третьему входу первого элементов И, а входы пятого и шестого, седьмого и восьмого элементов запрета попарно объединены и подклю чены соответственно к третьим входам второго и первого элементов И. 2. Устройство для реверсирования дви гателя постоянного тока по п. 1, отличающееся тем, что блоки управления и приоритета содержат элементы И, ИЛИ и НЕ, входы которых подключены к шинам приоритета и к первым входам элементов ИЛИ, подключенных своими вторыми входами к шинам Прямой ход и Реверс, а выходы элементов ИЛИ «4 подключены к первым входам соотеетствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов НЕ, а выходы с выходными шинами управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Сотсков Б, С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники, М., Высшая школа , 1970, с. 137-138. 2.Конев И. И. Транзисторные импульсные устройства управления электродвигателями и электромагнитными механизмами, М.-Л., Унергия, 1964, с. 95-110, 3.Ко со в О. А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключения. М., Энергия, 1964, с. 247-254, рис. 10-4в.