Устройство для релейного управления тяговым электродвигателем Советский патент 1982 года по МПК H02P5/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматическому управ лешоо электроприводами постоянного . тока, к предназначено для регулнрования В ограничения тока тяговых 9лектродв&гатёлей электроцодвижных установок. Известен релейный регулятор электродвигателя, содеркащий тиристорный прерыватель, последовательно соединенные дифференцирующие звенья и усилители, частотный датчик в цепи якоря электродвигателя, подключенный к пе1Я9Ым входа последовательно соединенных триггером схемы совпадения и формирователя шшообразного напряжения, соединенного с компаратором, выход которого подключен ос второму входу триггера и к дифференцирующему звену в цепи включения тирис торного пре{я 1вателя, инверсный шлход схемы совпадения соединен с дифференцирующим звеном в цепи выключения тиристорного прерывателя ЗОднако устройство не обеспечивает выключение тиристррного ключа при исчезновении сигнала. обратной связи. Это приводит к резкплу увеличению тока, шарийныМ режимам работы силовой аппаратуры и появлению в питающей сети высокого уровня помех. Наиболее близким по технической сущ.ности к изобретению является устройство для релейного р ирования тока электродвигателя, содержащее генератор задаюших импульсов, подключенный череа формирователи блокировочных и задержанных импульсов к входам блока перешло чения, {фугиа входы которого подключены соответственно к выходам блока изменения структуры, блока сравнения текущего и заданшиго значений тока якоря , электродвигателя, блока инверсии, соединенных Между собой и с импульсным преобразоватепем тока якоря электродвигателя, выходы блока переключения подключены через триггер к блоку изменения структуры, инверсный, выход тригг&ра подключен к усилителю импульсов от крывания тирисггорного ключа, другой &е ВЫХОД - к усилителю импульсов закрывания, к входу блока изменения струк туры подключен фошгирователь задержанных импульсов 12.. Недостатком данного устройства при исчезновении сигнала обратной вязи или нарушении функциональной работоспособности импульсного преобразователя тока является скачкообразное возрастание регулируемого тока до величины, значи тельно превосходящей допустимое значение, а также уровня помех в питающей сети, и как следствие, возникновение аварийных режимов работы электроподвижных установок. Цель .изобретения - повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последователе но соединенные выпрямитель и дополнительный блок сравнения, схема совпадения, последовательно соединенная с формирователем импульсов, а усилитель, импульсов открывания тиристорного ключа содеря ит последовательно соединенные одновибратор, схему совпадения, импульс ный усилитель, а усилитель импульсов закрываняя - последовательно соединенные одновибратор, схему сложения, импульсный усилитель, причем импульсный преобразователь тока якоря электродвига теля подключен к входу выпрямителя, выход которого и выход дополнительного блока сравнения соединены соответственн с входами блока и схемы совпадения, вы ход формирователя импульсов подключен к входу схемы сложения, а блок переклю чения .гподключен к входу схемы совпадения.На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы поясняющие работу устройства при исчез новешш сигнала обратной связи. Устройство содержит (фиг. 1) генератор 1 задающих импульсов, подключенны через формирователи 2 и 3 блокировочны и задержанных импульсов к входам блока 4 переключения, другие входы которого соединены с блоком 5 измерения структуры, блочком 6 сравнения, блоком 7 инверсии, соединенными между собой и с импульсным тфеобразователем 8 тока, включенным в цепь якоря электродвигателя 9, выходы блока 4 подключены ч&рез триггер 10 к блоку 5, инверснь1й выход триггера 10 подключен к усилите лю 11 импульсйв открывания тиристорного ключа 12, другой выход триггера 04 9 подключен к Усилителю 13 импульсов акрывания тиристорного) ключа 12, к вхоу блока 5 подключен формирователь 3. ыпрямитель 14 и дополнительный блок 5 сравнения соединены последовательно. хема 16 совпадения последовательно оединена с формирователем 17 импульсов, а усилитель 11 содержит последоательно соединенные одновибратор 18, хему 19 совпадения , импульсный ус&итель 20. Усилитель 13 содержит поледовательно соединенные одновибратор21, схему 22 сложения, импульсный усиитель 3, причем импульсный преобразователь 8 подключен к входу выпрямителя 14, выход которого и выход дополнител ного блока 15 соединены соответственно с входами схемы 16 и 19, выход формироватепя 17 подключен к входу схемы 21, а блок 4 - к входу схемы 19. Блок 6 сравнения содержит последовательно соединенные формирователь 24 пилообразного напряжения и компаратор 25, причем вход формирователя 24 соединен с выходом импульсного преобразователя 8 тока, а выход компаратора 25 с вторым входом триггера 26 блока 7 инверсии и с одним из входов блока 4 переключения. Блок 7 инверсии содержит последовательно соединенные триггер 26 и схему 27 совпадения, первые входы которых подключены к импульсному преобразователю § тока. Блок переключения 4 выполнен на логических схемах-совпадения и выполняет функцию распределителя управляющих Иvшyльcoв. ., . Блок взмерения структуры 5 выполнен с применением интеграторов для определения, сред ней относительной продолжительности включения. Устройство работает следующим образом. При отсутствии тока л электродвигателя 9 (фиг. 2) импульсный преобразователь 8 тока генерирует переменное напряжение прямоугольной формы с начальной частотой fо. Результат сравнения компаратором 25 напряжения Ug , соответствующего величине тока уставки 1ч; и пилообразного напряжения с формирователя 24, поступает на входы блока переключения 4 и трихтера 26 блока 7 инверсии. Импульсы напряжения с выходов блока 6 сравнения и импульсного преобразователя 8 тока переключают триггер 24 в противоположные устойчивые срстояния. Выходное напряжение логической схемы совпадешш 27 будет соответствовать I. Следовательно, наличие импупьсов напряжения на выходе блока 6 сравни НИН исключает появление их на выходе блока 7 инверсии.

При пуске электродвигателя 9 из неподвижного состояния импульсы напряж ния постоянной частоты от формировате ля 3 задержанных импульсов поступают через блок 4 переключении на первый вхо триггера 1О, устанавливая его в одно усягойчивое состояние, и через скему 19 совпадения, импульсный усилитель 20 усилителя 11 - на открывание тиристорного 12 (импульол шпряжения О ц (фиг. 2). Ток якоря ij и частота пере: ч ключения импульсного преобразователя 8 увеличиваются,. При достижении 1 величины Т блок б сравнения прекращает формирование импульсов напряжения, а

выходные импульсы напряжения блока 7 инверсии через блок 4 переключения поступают на второй вход триггера 1О, устанавливая его в противоположное устой Чйвое состояние. Отрицательным фронтом напряжения 0-j (фиг. 2) с прямого BBIXOда триггера 1О запускается одновибратор 21 усилителя 13, и импульс напряжения поступает через схему сложения 2.2., усилитель 23 на закрывание тиристорногю ключа 12 (импульс напряжения 11 ). Ток якоря электродвигателя 9 и частота импульсного преобразователя 8 тока уменьшаются. Импульсы напряжения постоянной частоты от формирователя 3 задержанных импульсов, поступающие на вход триггера 10, устанавливают его в первоначальное устойчивое состояние. Отрицательным фронтом напряжения Ug запускается одновибратор 18 усилителя 11, и импульс напряжения Ug поступает через логическую схему совпадения 19, импульсный усилитель 2О на открывание тИристорного ключа 12. Далее процесс повторяется.

Следовательно, при относительной продолжительности включения -у О, 5 (первая структура управления) открывание тиристорного ключа 12 осуществляется им- пульсами напряжения постоянной частоты, а закрывание - по релейному способу (при достижении током якоря л величины тока установки Т. ).

Лри увеличении У тиристорного ключа 12 блок 5 изменения структуры 3 фиксви рует среднее значение ,5 и после прохождения импульса постоянной частоты от формщ)ователя 3 осуществляет коммутацию логических 8Л0и1ентов блока 4 пере ключения. При этом запрещается прохождение через блок 4 переключения на второй вход триггера 1О импульсов напряжения блока 7 инверсии. Трштер 10 находится в одном усТрЙЧИВОМ состоянии, TTfrристорный ключ 12 открыт, и ток якоря электродвигателя 9 увеличивается.

При поступлении имщгльса постоянной частоты от формирователя 3 через блок 4 переключения на второй вход триггера устойчивое состояние последнего изменяется на противсжоложное. Отрицательным фронтом напряжегош bjg запускается однов йратор 21 усилителя J53, и импульс напряжения , поступает через логичес кую схему сложения 22, импульсный усилитель 23 на закрывание тиристорного ключа 12.

При уменьшении тока л до величины тока, уставки на первый вход триггера 10 через блок 5 поступает импульс напряжения с выхода блока 6 сравнения, который устанавливает его в первоначальное устойчивое состояние. Отрицательным фронтом напряжения U запускается одновибратор 18 усилителя 11, и импульс напряжения Ug поступает через логическую схему совпадения 19, импульсный усилитель 20 на открывание тиристориого ключа 12. Ток увеличивается до поступления на второй вход триггера 1О импульса напряжения постоянной частоты от формирователя 3. Далее процесс повторяется.

Таким образом, при-Jf 7 0,5 (вторая структура управления) открывание ти.ристорного ключа 12 осуществляется по релейному способу (при уменьшении тока 51коря чл до величины тока уста& ки 1 ,), а закрывание - импульсами йа пряжения постоянной частоты.

Следовательно, переключениод структуры управления тиристорного ключа под;держивается постоянная частота регулт рования тока якоря i при взменешп1д(, Работа устройства при исчезновении сигнала обратной связи осуществляется следующим образом.

Импульсы напряжения (4вг. 2) с выхода импульсного преобразователя 8 тока (фдг. 1) поступают на выпрямитель 14. Напряжение U с выхода выпрямт теля 14,соответствующее значению 1, поступает, на вход дополнительного блока сравнения 1,5. Величина напряжения Ug-iiпоступающая на другой входблока 15, в этом случае больше напряжения ч. и на выходе блока 15 напряжение Ui, соответствует зшчению . Напряжение Ud в ЧЬ поступая на входы логической схемы совпадете 19 усилителя Ц рш ревшют прохождение импульсов капряж ния постоянной частоты с выхода блока 4 от формирователя 3 ипи импульсов напряжения Ug с выхода одновибратора 18 на открывание тиристорного ключа 12, Кроме тогр, напряжения Uii и U посту;пают на входы дополнительной схемы .совпадения 1б. Выходное напряжение Ц схемы 16, соответсувуняцее значению О поступает на вход формирователя 17. Напряжение (J, в этом случае, равно значению О и разрешает прохождение импульсов напряжения с одновибратора 21 на закрывание тиристорного ключа 12. При исчезновении сигнала U с выхода преобразователя 8 после открывания тиристорного ключа 12 напряжение U/j с выхода выпрямителя 14, соответствук шее значению О, запрещает прохождение импульсов Ug на открывание тирись торного ключа 12. Напряжение U при этом равное значению I, запускает фор мирователь 17 импульсов через время, , обусловленное длительностью перезаряда. ; коммутирующего конденсатора тиристорQ ного ключа 12.-Импульсы напряжения UK поступают через схему сложения 22, импульсный усилитель 23 на закрывание тиристорного ключа 12 (импульсы напряжения и ). Кроме обрыва цепи прохождения сигна ла U. и выхода из строя преобразовател 8 возможен ненормальный режим его раб ты, при KOToiioM импульсное напряжение и является несимметричным как по уровню, так и по длительности разнополяр ных импульсов. Напряжение U, при STOt соответствует значению 1, но величина его больше чем напряжение Uj/. На-пряжение U , соответствующее значеннго О, запрещает прокождение импульсов управления (Jg на открывание тиристорного ключа 12. Напряжение Щ , равное значению , запускает формирователь 17 через время равное t . Импульсы напряжения 0, через схему сложения 22, импульсный усилитель 23 поступают на закрывание тиристорного ключа 12 (импульсы напряжения U ). Аналогично аапрешается прохождение импульсов напряжения постоянной частоты от формирователя 3 на открывание ключа 12 и 4«5р ируются импульсы напряжения Уд . поступающие на закрывание тириогорного ключа 12 в исходном состоянии предлагаемого устройства. Таким образом, запрет на прохождение импульсов открывания и формирование импульсов закрывания тиристорного ключа осуществляется в случае обрыва цепи прохождения сигнала с импульсного преобразователя тока, а также выхода его из строя, чем исключается срыв коммутации тиристорногч) ключа. В этом случае обеспечивается надежность всего устройства и безопасность движения электроподвижного состава. Формула изобретения Устройство для релейного управления тяговым электродвигателем, содержащее генератор задающих импульсов,, подюпоченный через формирователи блокировочных и задержанных импульсов к входам блока переключения, другие входы которого подключены соответственнр к выходам блока изменения структуры, блока сравнения,- блока инверсии, соединенных между собой и с импульсным преобразователем тока якоря электродвигателя выходы блока переключения подключены через триггер к блоку изменения структура, инверсный выход триггера подключен к усилителю импульсов открывания тиристорного ключа, другой выход - к усилителю, импульсов закрывания, к входу блока изменения структуры подключен формирователь задержанных т мпульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены последовательно соединенные выпрямитель И дополнительный блок сравнения, схема совпадения, последовательно соединенная с формирователем импульсов, а усилитель импульсов открывания тиристорного ключа содержит последовательно соединенные одновибратор, другую схему совпадения, импульсный усилитель, усилитель импульсов закрывания - последовательно соединенные одновибратор, схему сложения импульсный усилитель, причем импульсный преобразователь тока якоря электродвигателя подключен к входу выпрямителя, выход которого и выход дополнительного блока сравнения соединены соответственно с входами первой и второй схем совпа/ ения, выход формирователя импульсов подключен к входу схемы сложения, а блок переключения подключен к входу второй схемы совпадения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке N9 2757637/24-07, кл. Н 02 Р . 2.Авторское свидетельство СССР № 481476, кл. Н 02 Р 5/16, 1976.