Устройство для защиты электропривода Советский патент 1983 года по МПК H02P5/06 H02H7/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемому электроприводу, и может найти применение в электроприводах металлорежу1ЦИХ станков и других механизмов.

Известно устройство для защиты электропривода, выполненного по системе регулируемый преобразователь двигатель, содержащее блок сравнения, входы которого соединены с датчиком скорости и задатчикрм, а выход подключен к регулятору скорости, и блок определения неисправности, состоящий из двух цепей, одна из которых образована первым выпрямителем и логической схемой совпадения, а другая - вторым выпрямителем, по.роговым элементом и инвертирующим логическим элементом, выход которого соединена со вторым входом логической схемы совпадения l.

Однако такое устройство обладает . недостаточной избирательностью, так как не определяет, от чего произошло пропадание напряжения обратной связи: от неисправности-цепи обратной связи (когда необходимо отключение электропривода) или от провала частоты вращения двигателя вследствие резкого увеличения статического

момента на вал двигателя, что приводит к ложному срабатыванию защиты. Наиболее близким техническим

5 решением к изобретению является устройство для защиты электропривода, содержащее регулируемый преобразователь, снабженный выводами для подключения к электродвигателю, пося ледовательно соединенные задатчик

10 скорости, блок сравнения, регулятор скорости, выход которого подключен к регулируемому преобразователю, датчик скорости, установленный на валу электродвигателя и подключенный

к блоку сравнения, нуль-орган, подключенный к датчику скорости fz J.

Недостатком известного устройства является малое быстродействие обус

я ловленное тем, что время от подачи команды на разгон двигателя до момента нарастания скорости до величины, соответствующей порогу чувствительности устройства преобразования амплитуд сигналов с усилителя в

25 логический сигнал, зависит от величины емкости в RC-цепи регулятора скорости, от степени форсировки; от величины маховых масс двигателя и механизма, а также от величины

30 статического момента на валу. Поэтому выдержка времени элемента, выбир емая по наихудшему случаю, может дказаться слишком большой, что приведет к понижению быстродействия защиты и возрастанию выброса скорос ти в случае обрыва цепи обратной связи, который не всегда допустим. Целью изобретения является повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что дополнительно введены импульсный датчик, механически связан ный с датчиком скорости, индикатор направления вращения, блок определения уровня скорости с основным и двумя блокирующими входами и датчик режима работы, причем основной вход блока определения уровня скорости подключен к импульсному датчику, а блокирующие входы подключены соот ветственно квыходу нуль-органа и к выходу датчика режима работы, вхо ды которого подключены к регулятору скорости и к индикатору направления вращения, выход которого подключен к импульсному датчику, триггер защи ты и счетный блок со счетным и блокирующим входами, счетный вход кото рого подключен к выходу импульсного датчика, блокирующий вход - к выходу блока определения уровня скорост а выход через триггер защиты подклю чен ко входу регулируемого преобразователя. На чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит регулируемый преобразователь 1, снабженный выводами, для подключения к электродвигателю 2, последовательно соединенные задатчик 3 скорости, блок 4 сравнения, регулятор 5 скорости, выход ко торого подключен к регулируемому преобразователю 1. Датчик 6 .скорости . установлен на валу электродвигате-ля 2 и подключен к блоку 4 сравнения. Нуль-орган 7 подключен к блоку 4 сравнения. С датчиком 6 скорости механически связан импульсный датчик 8. Основной вход блока 9 определения уровня скорости подключен к импульсному датчику 8, а блокирующие входы подключены соответственно к выходу нуль-органа 7 и к выходу датчика 10 режима работы, входы которого подключены к регулятору 5 скорости и к индикатору 11 направления вращения, выход которого подключен к импульсному датчику 8. Счетный вход счетного блока 12 подключен к выходу импульсного датчика 8, блокирующий вход - к выходу блока 9 определения уровня скорости, а выход через триггер 13 защиты подключен ко входу регулируемого преобразователя 1. Нуль-орган 7 содержит усилитель 14 и блок 15 преобразования сигнала на выходе усилителя 14 в логический сигнал с инверсией. Блок 9 определения уровня скорости содержит, одновибраторы 16 и 17 (ширина выходных импульсов одновибратора 17 больше, чем у одновибратора 16), RC-цепочку с конденсатором 18 и резистором 19, статический триггер 20, логические схемы И-НЕ 21, 22, 23. Для фороировки переходных процессов может быть также установлен реверсивный нуль-орган 24, выход которого через ключ 25 подклю чен к общей точке резистора и конденсатора RC-цепочки регулятора 5 скорости. Устройство защиты работает следующим образом. В исходном состоянии сигнал на выходе задатчика 3 скорости равен нулю, сигнал на выходе регулятора 5 скорости также равен нулю, углы управления преобразователя 1 таковы, что на его выходе напряжение отсутствует, и двигатель 2 находится в неподвижном состоянии. При этом сигнал на выходе датчика 6 скорости отсутствует, что соотт ветствует нулевому сигналу на выходе усилителя 14, по переходам эмиттер - база транзисторов блока 15 ток не протекает и они находятся в згисрытом состоянии, что соответствует логической единице на выходе блока 15. При отсутствии скорости двигателя одновибраторы 16 и 17 не запускаются, а имекадиеся на их выходах логические единицы не влияют на состояние статического триггера 20j установленного при подаче напряжения питания в положение, когде на его выходе существует логическая единица. В этом случае на выходе логической схемы И-НЕ 23 имеется логический нуль, и счетный блок 12 находится в исходном положении, его выход не влияет на состояние триггера 13 и работу преобразователя 1. При появлений сигнала управления на выходе задатчика 3 скорости на выходе регулятора 5 скорости появляется напряжение, углы управления преобразователя 1 изменяются, по обмоткам двигателя начинает протекать ток, и его ротор начинает вращаться. На выходе датчика 6 .скорости появляется напряжение, а на выходе импульсного датчика 8 две последовательности импульсов, сдвинутые друг относительно друга, например, на 90 эл. град. При этом выход индикатора 11 направления вращения фиксирует вращение двигателя, например, Вперед, а датчик 10 режима работы, сравнивая логичеекие сигналы с выходов регулятора 5 скорости и индикатора 11 направления вращения, имеет на выходе логическую единицу, соответствующую двигательному режиму работы привода.

Сигналами с датчика 8 периодически запускается одновибратор .16, логический нулевой сигнал с выхода которого поступает на первый вход статического триггера 20 и через RS-цепочку (конденсатор 18 и резистор 19) и логические схемы И-НЕ 21, 22 - на вход второго одновибратора 17.

Если частота следования импульсов с датчика 8 мала, то конденсатор КС-цепочки успевает разрядиться, запускается второй одновибратор 17, выход которого подключен на второй вход статического триггера 20. При этом на обоих входах триггера 20 присутствуют логические нули. Но поскольку длительность логического нуля на выходе второго одновибратор больше, чем первого, то статический триггер 20 находится в прежнем положении Низкая скорость, когда на его выходе логическая единица, и с выхода блока 9 поступает запрет на работу счетного блока 12.

В этом положении триггера 20 сигнал с. нуль-органа и датчика режима работы не влияет на работу блоко 9 и 12 триггера 13 и преобразователя 1, что обеспечивает нормальную работу электропривода на малых скоростях, при которых уровень сигнала с датчика б скорости ниже чувствительности нуль-органа 7. I

С ростом скорости двигателя на выходе усилителя 14 появляется напряжение, а на выходе блока 15 логический нуль, который поступает на вход триггера 20, запрещая его переключение от, сигналов с первого одновибратора 16 при исчезновении сигналов со второго одновибратора 17. Последние исчезают при росте частоты следования импульсов с датчика 8 свыше заданной, когде конденсатор 18 RC-цепочки до прихода следующего импульса с одновибратора 16 уже не успевает разрядиться и одновибратор 17 не запускается.

Параметры блока 9 подбираются таким образом, чтобы граница скорости при которой сигнал с одновибратора 16 не проходит на вход одновибратора 17, была несколько выше (на 1020%) скорости четкого срабатывания нуль-органа 7, подключенного на выход датчика 6 скорости.

Если при работе привода в двигательном режиме на фкорости выше граничной, определяемой и параметрами кС-цепочки блока 9, произойдет обрыв цепи датчика скорости, то на выходе нуль-органа 7 появится логическая единица, блокировка со входа блока 9 снимается, и сигналом с одновибратора 16 статический триггер 20 переключается, на его выходе появляется логический нуль, а на выхо де схемы И-НЕ 23 логическая единица, разрушающая работу счетного блока 12. После прихода нескольких импульсов с датчика 8, если на выходе нул органа 7 не появится логический нуль, и не снимется разрешение на работу счетного блока 12, на выходе счетного блока 12 появляется логический нуль, и триггер 13 защиты

5 переключится, отключая преобразователь 1.

Информация на вход статического триггера 20 об уровне скорости поступает дискретно один раз в период

0 частоты следования импульсов с датчика 8., а на вход нуль-органа 7 с датчика 6 скорости непрерывно. Поэтому в динамических режимах при пуске и торможении электропривода наблюдав ется несоответствие между сигналом

5 с выхода нуль-органа 7 и уставкой пере ключения. блока 9 (информация на вход блока 9 может поступать с запаздыванием на период частоты импульсов с датчика 8).

0

При пуске привода более быстрое появление блокирующего сигнала с нуль-органа 7 не оказывает влияния на работу блока 9 и электропривода в целом. При торможении же более

5 быстрое снижение напряжения с датчика скорости до пределов чувствительности нуль-органа, чем разряд конденсатора 18, может привести к ложному срабатыванию защиты от обрыва

0 цепи обратной связи по скорости. Устранить это. явление можно увеличивая частоту переключения блока 9, что однако снижает чувствительность защиты в целом и повышает степень возрастания скорости при обрыве це5пи датчика скорости.

В предлагаемом устройстве для исключения ложного срабатывания зал щиты при торможении электропривода при максимальной чувствительности , блока 9, второй блокирующий выход блока 9 подключен на выход датчика 10 режима работы, который нулевым логическим сигналом в тормозном

5 режиме запрещает переключение триггера 20. Выходы нуль-органа 7 и датчика 10 режима работы, нулевые сигналы на которых запрещают работу счетного блока 12, могут быть под0 ключены непосредственно на блокирующий вход счетного блока 12,

Применение счетного блока 12 позволяет четко фиксировать наличие вращения двигателя после исчезнове5 ния нулевого сигнала с блока 9 и отключать преобразователь при повороте ротора двигателя на несколько угловых градусов, что повышает быст родействие защиты, устраняет большо перерегулирование скорости в случае обрыва цепи датчика скорости и умен шает вероятность повреждений в механизме станка или порчи обрабатыва мой детали. Формула изобретения Устройство для защиты электропри вода, содержащее регулируемый преобразователь, снабженный выводами для подключения к электродвигателю, последовательно соединенные задатчик скорости, блок сравнения, регулятор скорости, выход которого подключен к регулируемому преобразователю, датчик скорости, установленный на валу электродвигателя и подключённый к блоку сравнения, нуль-орган, подключенный к датчику скорости, о тличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты, в него дополнительно введены импульсный датчик, механически связанный с датчиком скорости, индикатор направления вращения, блок опре- деления уровня скорости с основным и двумя блокирующими входами и датчик режима работы, причем основной вход блока определения уровня скорости подключен к импульсному датчику, а блокирукицие входы подключены соответственно к выходу нуль-органа и к выходу датчика режима рабсэты, входы которого подключены к регулятору скорости и к индикатору направления вращения, выход которого подключен к импульсному датчику, триггер защиты и счетный блок со счетным и блокирующим входами, счетный вход которого подключен к выходу импульсного датчика, блокирующий вход - к выходу блока определения уровня скорости, а выход через триггер защиты подключен к входу регулируемого преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3577648, кл. 318-434, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2706517/24-07, кл. Н 02 Р 5/06, 1979.