Устройство для защиты электропривода Советский патент 1981 года по МПК H02P5/06 H02H7/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в автоматизированном вентильном электроприводе tiocTpflHHoro тока с широким диапазоном регулирования частоты вращения, Известно устройство содержащее за дающий потенциометр, тахогенератор, реверсивный регулирующий усилитель с корректирующей обратной связью, блок логики, формирователь управляющих импульсов двух вентильных групп преобразователя и блок ограничения тока двигателя, в котором корректирующая цепь в реверсивном регулирующем усилителе СПИ-регуляторе частоты вращения) подключена через реверсирующий мостик геркоиного реле, катуш ка которрго подключена к выходу нуль органа порогового элемента), вход последнего подключен к выходу задатчика частоты вращения l . Такое устройство хорошо работает при реверсе двигателя с неизменным статическим моментом на валу двигате ля. Однако в данном устройстве при пу ке двигателя под нагрузкой на пониженную скорость быстродействие электропривода не увеличлвается, так как заряд конденсатора в корректирующей цепи реверсивного регулирующего усилителя происходит с той же скоростью что и в приводе без реверсирующего мостика, при набросе нагрузки в режиме работы на пониженной частоте враще ния возникает провал частоты вращения двигателя до нуля, обусловленный временем нарастания тока, двигателя до тока статической нагрузки (заряд конденсатора корректирующей цепи, которое может достигать 2-3 с и более в зависимости от параметров корректирующей цепи регулирующего усилителя и цепи нагрузки,, при реверсе двигателя на пониженной частоте вращения возникает перерегулирование, которое может достигать-значительной величины, особенно с возрастанием разницы Величин Я статического момента при противоположных направлениях вращения двигателя, что в некоторых случаях недопустимо, например в следящих приводах. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для защиты электропривода выполненного по системе регулируемый преобразователь-двигатель, содержащее блок сравнения, входы которого соединены с задатчиком и датчиком частоты вращения, а выход подключен к регулятору частоты вращения, выполненному в виде операционного усилителя с включенными в цепь его обратной связи резистором и конденсатором, и блок определения неисправности, состоящий из двух последовательных цепей, одна из которых образована первым выпрямителем и логичес ким элементом И, а другая - вторым выпрямителем, пороговым элементом и логическим элементом НЕ, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И f2 7. Однако такое устройство обладает недостаточной избирательностью, так как не определяет, отчего произошло пропадание напряжения обратной связи ;от неисправности цепи обратной связи б отгда необходимо отключение электропривода j , или от провала частоты вращения двигателя вследствие резкого увеличения статического момента на валу двигателя, что приводит к ложному срабатыванию защиты. Кроме того, при работе на пониженной часто те вращения (при большом диапазоне регулирования) из-за наличия статического момента на валу двигателя значительно ухудшается быстродействие- электропривода вследствие медле ,ного заряда конденсатора корректирую щей цепи регулятора при низком уров не задающего напряжения. Целью изобретения является увели чение избирательности защиты и повы шение быстродействия электропривода при большом диапазоне регулирования частоты вращения. Эта цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены управляемый ключ с блоком управлени резистор, реверсивный нуль-орган и элемент выдержки, времени, причем вх ды элемента выдержки времени и блок управления управляемого ключа подключены к выходу логического элемен И, выход элемента выдержки времени связан со входом регулируемого преобразователя, вход первого выпрямителя соединен с выходом реверсивног нуль-органа, а вход второго выпрями теля - с выходом датчика частоты вращения, вход реверсивно го нульоргана подключен к задатчику частоты вращения, а его выход через последовательно соединенные резистор и упраштяемый ключ подключен к общей точк резистора и конденсатора в це обратной связи регулятора частоты вращения. На чертеже приведена блок-схема электропривода. В устройстве выход задатчика 1 частоты вращения подключены к блоку сравнения 2 и ко входу реверсивного нуль-органа 3. Выход блока сравнени 2 подключен ко входу регулятора 4 частоты вращения, выход которого в свою очередь, соединен со входом преобразователя 5, к которому подключен двигатель постоянного тока 6 с датчиком 7 частоты вращения. Выход датчика 7 частоты вращения соединен со вторым входом блока сравнения 2 и со входом блока 8 определения неисправности. вход блока 8 опред ления неисправности подключен к выходу реверсивного нуль-органа 3, выход которого, кроме того, через управляемый ключ 9 и резистор 10 соединен с общей точкой резистора 11 и конденсатора 12 в цепи обратной связи регулятора 4 частоты вращения, причем второй вывод резистора 11 подключен ко входу операционного усилителя 13, а второй вывод конденсатора 12 - к выходу операционного усилителя 13 регулятора 4 частоты вращения. Блок 8 определения неисправности содержит выпрямители 14 и 15, входы которых являются входами блока при этом выпрямитель 15, пороговый элемент 16 и логический элемент НЕ 17 соединены последовательно и выход последнего подключен ко входу логического элемента И 18, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя 14, Выход логического элемента 18 соединен с блоком 19 управления ключа 9 и .с элементом 20 выдержки времени, выход которого через триггер 21 подключен ко входу преобразователя 5. Устройство работает следующим образом. В установившемся режиме напряжение задатчика 1 поступает на блок 2 сравнения, где сравнивается с напряжением с датчика 7 частоты вращения С блока 2 сравнения рёэультируклцее напряжение, соответствующее разнице между вышеуказанными напряжениями, поступает, на регулятор частоты вращения, сигнал с которого управляет работой преобразователя 5. При пуске напряжение с задатчика 1 частоты вращения поступает на реверсивный нуль-орган 3, который определяет знак сигнала и подает постоянное напряжение соответствующей полярности на выпрямитель 14 блоуа 8 определения неисправности, который через логический элемент 18 и блок 19 управления замыкает управляемый ключ 9 и пропускает напряжение реверсивного нуль-органа 3 через резистор 10 на регулятор 4 частоты вращения и форсирует процесс заряда конденсатора 12 до величины, соответствующей току трогания двигателя 6,после чего появляется сигнал на выходе датчика 7 частоты вращения, который поступает на выпрямитель 15 блока 8 определения-неисправности, в результате чего ключ 9 размыкается, прекращается форсировка заряда конденсатора 12 и дальнейший разгон двигателя 6 происходит в нормальном режиме.

Реверс двигателя 6 происходит аналогичным образом, только включение управляемого ключа 9 происходит не в момент подачи команды на реверс а в момент остановки двигателя б, когда становится равным нулю напряжение на выходе датчика 7 частоты вращения и блок 8 определения неисправности выдает команду на замыкание ключа 9. В случае, если по истечении определенного промежутка времени задаваемого элементом выдержки времени, сигнал с датчика 7 частоты вращения не поступает (например, в случае отказа датчика 1), то блок 8 определения неисправности отключает преобразователь 5 и предотвращает аварийный режим. Если сигнал обратно связи пропадает при установившемся режиме работы электропривода, то блок 8 определения неисправности замкнет ключ 9 и таким образом подает форсирующее напряжение нульоргана 3 на регулятор 4 частоты вращения на короткий промежуток времени, который определяется лишь временем заряда конденсатора 12 до величины, соответствующей току трогания двигателя в данном электропривод Если- за это время сигнал обратной связи с датчика 7 не восстановится, .то блок 8 определения неисправности отключает преобразователь 5, как и в предыдущем случае.

Для исключения режима многократного включения ключа 9 за счет идключения из выходного сигнала регулятора 4 частоты вращения составляющей, обусловленной пропорциональной часть регулятора, выход нуль-органа 3 чере ключ 9 jg резистор 10 подключен : к общей точке резистора 11 и конденсатора 12, что обеспечивает прохождение форсирующего напряжения с выхода нуль-органа 3 только через интеграль ную часть регулятора 4. Резистор 10 может быть подключен непосредственно ко входу регулятора 4, тогда при замыкании ключа 9 выходное напряжение регулятора скачком уменьшается на величину пропорциональной составляющей, что вызывает снижение тока двигателя ниже тока трогания, останоку двигателя и повторное включение ключа 9 и т.д., что приводит к сниже нию эксплуатационных характеристик привода.

В случае, если задатчик 1 частоты вращения выполнен в виде переменного резистора, включенного по схеме потенцис «етра, напряжение на который поступает от контактов вперед В или назащ - Н, форсирующее напряжение на блок 8 определения неисправности и ключ 9 подается непосредстве

но с общей точки контактов В и Н упомянутого резистора.

Преимуществом предлагаемого устройства является то, что в нем осуществляется контроль за причиной отсутствия сигнала обратной связи по частоте вращения (путем подачи форсирующего напряжения на ПИ-регулятор частоты вращения за счет подключения выхода нуль-органа через ключ и резистор к общей точке резистора и конденсатора, вследствие чего повышается избирательность защиты. При широком диапазоне регулирования увеличивается быстродействие электропривода, так как при пусках и реверсах привода во время отсутствия сигнала обратной Связи по частоте вращения н вход регулятора частоты вращения подается форсирующее напряжение.

Формула изобретения

Устройство для защиты электропри ода, выполненного по системе регулируемый преобразователь-двигатель, содержащее блок сравнения, входы которого соединены с задатчиком и датчиком частоты вращения, а выход подключен к регулятору частоты вращения выполненному в виде операционного усилителя с включенными в цепь его обратной связи резистором и конденсатором, и блок определения неисправности, составленный из двух последовательных цепей, одна из которых образована последовательно соединенными первым выпрямителем и логически элементом И, а другая - последователно соединенными вторым выпрямителем пороговым элементом и логическим элементом НЕ, ъыход которого соедине со вторым входом указанного логическ го элемента И, отличающее-г с я тем, что, с целью увеличения избирательности защиты и повышения быстродействия электропривода при большом диапазоне регулирования, в него введены упраляемый ключ с блоком управления, резистор, реверсивный нуль-орган и элемент вьщержки времени, причем входы элемента выдержки времени и блока управления управляемого ключа подключены к выходу логического элемента И, выход элемента выдержки времени связан со входом регулируемого преобразователя вход первого выпрямителя соединен с выходом реверсивного нуль-органа, а вход второго выпрямителя - с выходом датчика частоты вращения, вход реверсивного нуль-органа подключен к задатчику частоты вращения, а его выход через последовательно соединенные резистор и управляемый ключ подключен к общей точке % езистора и

конденсатора в цепи обратной связи регулятора частоты вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ,. 4:-

2.ПатентСША 3576485, ул. 318-43.4, 1976. № rLii