Устройство для управления электродвигателем постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 

1

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства для защиты электропривода, выполненного в виде замкнутой систеьел автоматического ре- 5 гулирования частоты вращения двигателя с диапазоном-регулирования от 1:1000 до 1:50000.

Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, 10 содержащее последовательно соединенные цепь сигнала задания, узел сравнения сигнала задания и сигнала аналогового датчика частоты вращения, регулятор частоты вращения, а также 5 узел сравнения опорного напряжения С| напряжением аналогового датчика частоты, три поляризованных реле i.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- 20 ройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последовательно соединенные блок задания, блок сравнения, регулятор скорости и преобразователь, выходом под-25 ключенный к двигателю, датчик скорости, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, исполнительный элемент, размыкгиощий контакт которого включен между блоком.задания30

и блоком сравнения, а замыкающий - в цепи обратной связи по скорости, и блок управления исполнительным элементом 21.

Недостатком известных устройств являются малая чувствительность, не обеспечивакнцая срабатывание устройства при малых сигналах задания, низкое быстродействие, отсутствие режима эффективного торможения.

Цель изобретения - повысить быстродействие и расширить функциональные возможности устройства.

Это достигается тем, что блок управления исполнительным элементом вы-, полнен в виде логического элемента с памятью и дйфференцирунмцего и дифференциального усилителей, причем вы ход блока задания подключен ко входу дифференцирующего усилителя и к одному из входов дифференциального усилителя, к другому входу которого подключен выход регулятора скорости, а выходы усилителей подключены к логическому элементу с памятью.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для управления электродвигателем постоянного тока; на фиг. 2 - структурная схема логического элемента с памятью. Устройство содержит последовательно соединенные блок задания 1, блок сравнения 2, регулятор скорости 3 и преобразователь 4, выходом подключенный к двигателю 5, датчик скорости 6, выход которого подключен ко второму Входу блока сравнения 2, исполнительный элемент 7, размыкающий контакт 8 которого включен между блоком задания и блоком сравнения 2, а замыкснощи 9 - в цепи обратной связи по скорости блок управления исполнительным элемен том, выполненный в виде логического элемента 10 с памятью и дифференцирую щего 11 н дифференциального 12 усилителей, причем выход блока задания под ключен ко входу дифференцирующего усн лителя 11 и к одному из входов дифференциального усилителя 12, к другому входу которого подключен выход регуля тора скорости, а выходы усилителей по ключены к логическому элементу 10 с памятью. Логический блок 10с памятью представляет собой последовательно соединенные логические элементы 13-16 и пороговый элемент 17, шунтируииций логические элементы 15, 16, причем входы элементов 13 и 14 являются входами элемента 10, а выход элемента 16 является BUxoRotJ} элемента 10 с памятью Устройство работает следующим образом. Коэффициенты усиления дифференциального усилителя 12 ( по входу а и ° входу б) выбраны так чтобы 1а л- ъ-°где И -величина сигнала на выходе блока задания 1; Urt -величина сигнала на выходе регулятора скорости 3, которое преобразуется ,/1 ,, ix ,, . 5( где К,- передаточный коэффициент регу лятора скорости 3; КА передаточный коэффициент преобразователя 4; , Kg- передаточный коэффициент двигателя 5; передаточный коэффициент датчика скорости 6. Выражение (2) можнопредставить в виде 11 Ъ « H-K K -Kj-K Условие (3) - это условие баланса дифференцигшьного усилителя 12. Для правильной работы предлагаемо го устройства в случае исчезновения сигнсша обратной связи по частоте вр щения.на минимальной частоте вращения необходимо соблюдение соотношения (. N2 Bt-«0 где Д - диапазон регулирования частоты вращения электропривода s 10 величина напряжения срабатывания логического элемента 10 с памятью. Параметры дифференцирующего усилителя 11 выбраны так, чтобы длительность сигнала на выходе дифференцирующего усилителя была пропорциональна величине сигнала задания и величина его, была не менее напряжения срабатывания логического элемента 10 с памятью. Логический элемент 10 .реализует логическую функцию, запрещающую прохождение сигнала с выхода дифференцирующего усилителя 11 при наличии сигнала на выходе дифференциального усилителя 12. В исходном состоянии (сигнал задания равен нулю) на выходе дифференциального усилителя 12 и дифференцирующего усилителя 11 - сигналы соответствуют О. Сигналы с выхода дифференциального усилителя 12 - U и с выхода дифференцирующего усилителя 11 - и дСоответствуют О, если они меньше напряжения срабатывания логического элемента 10 с памятью, и 1, если равны или больше напряжения срабатывания; контакты 8 исполнительного элемента 7 замкнуты; контакты 9 разомкнуты. Подача на вход привода сигнала задания приводит к разбалансу дифференциального усилителя 12, и сигнал на до оконего выходе соответствует чания переходного процесса регулятора скорости 3. При этом логический элемент 10 с памятью не срабатывает, поскольку при подаче сигнала задания на выходе дифференцирующего усилителя 11сигнал тоже равен 1 и осуществляется запрет прохождения сигналу с выхода дифференциального усилителя 12. Длительность импульса на выходе дифференцирующего усилителя 11 должна быть равна либо больше длительности переходного процесса в приводе. После окончания переходного процесса на выходе дифференциального усилителя 12сигнал О, поскольку он сбалансирован согласно условию (3). В установившемся режиме при изменении нагрузки двигателя в пределах от нуля до номинальной величина напряжения разбаланса дифференциального усилителя 12 не достигает напряжения срабатывания логического элемента 10 с памятью. Это условие выполняется при коэффициенте усиления привода.в целом не менее определенной величины, и при работе регулятора скорости 3 во всех режимах на линейном участке его характеристики. Исчезновение сигнала датчика скорости приводит к быстрому насыщению регулятора скорости 3, Поскольку в приводах с широким диапазоном регулирования коэффициент усиления его , к раэбгшансу дифференциального усилителя 12 и срабатыванию логического элемента 10 с памятью, размыка нйю цепи сигнала задания и подключв нию на вход узла сравнения 2 напряжения ЭДС двигателя (через делитель). Полярность ЭДС двигателя выбирается обратной напряжению заданяя - при это осуществляется эффективное торможение привода. Поскольку логический элемент 10 имеет память, то повторное включени привода возможно только после приведе ния схемы в исходное состояние и устранения неисправности в цепях якоря или возбуждения датчика скорости (тахогенератора) 6. Изобретение обладает преимуществами относительно известных устройств расширением функциональных возможностей (обеспечение защиты электропривода не только от превышения частоты вращения вьше допустимой, но и от несоответствия частоты вращения задан ной при малых сигналах зсшания, при случайном заклинивании вала двигателя j обеспечение эффективного торможения при обрыве цепей аналогового .датчика частоты вращения и повышенным быстродействием во всем диапазоне регулирования частоты вращения за счет использования бесконтактных элементов управления. Формула изобретения Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последовательно соединенные блок згщания., блок сравнения, регулятор скорости и преобразователь, выходом подключенный к двигателю, датчик скорости, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, исполнительный элемент, размыкающий контакт которого включен между блоком задания и блоком сравнения, а замыкающий в цепи обратной связи по скорости, и блок управления исполнительным элементом, отличающеес я тем, что, с целью повьоиения быстродействия и расширения функциональных возможностей, блок управления исполнительным элементом выполнен в виде логического элемента с памятью и дифференцирующего и дифференцисшьного усилителей, причем выход блока задания подключен ко входу дифференцирующего усилителя и к одному из входов дифференциального усилителя, к другому входу которого подключен выход регулятора скорости, а выходы усилителей подключены к ло-: гическому элементу с памятью. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 319456, кл. В 24 в 7/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке №2550413/24-07, 1977.