Устройство для защиты электропривода

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 260781 (21) 3322695/24-07131 М. КЮ.з с присоединением заявки М Н 02 Р 5/06 02 Н 7108 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(23) Приоритет -Опубликовано 230183, Бюллетень М 3 331 УДК 621. 316. .7185(088.8) Дата опубликования описания 230183 Н .В. Донской, О.А. Серков и В.ф. ШепелинХсД Ьгф:. юВсесоюзный ордена Трудового Красного Знамекц, йаучно-.исследовательский, проектно-конструкторский"(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗИЦИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемому электроприводу, и может найти применение в электроприводах металлорежущих 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 соединент со вторым входом логической схемы совпадения 1.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 техническимрешением.к изобретению является устройство для защиты электропривода,содержащее регулируемый преобразователь, снабженный выводами дляподключения к электродвигателю, послледовательно соединенные задатчикскорости, блок сравнения, регуляторскорости, выход которого подключенк регулируемому преобразователю,датчик скорости, установленный навалу электродвигателя и подключенныйк блоку сравнения, нуль-орган, подключенный к датчику скорости 2 1.Недостатком известного устройстваявляется малое быстродействие обус 2 О ловленное тем, что время от подачикоманды на разгон двигателя до момента нарастания скорости до величины, соответствующей порогу чувствительности устройства преобразованияамплитуд сигналов с усилителя влогический сигнал, зависит от вели-чины емкости в йС-цепи регулятораскорости, от степени форсировки;от величины маховых масс двигателяи механизма, а также от величиныстатического момента на валу. Поэто991569 му выдержка времени элемента, выбираемая по наихудшему случаю может оказаться слишком большой, что приведет к понижению быстродействия защиты и возрастанию выброса скорости в случае обрыва цепи обратной 5 связи, который не всегда допустим.Целью изобретения является повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что дополнительно введены им пульсный датчик, механически связанный с датчиком скорости, индикатор направления вращения, блок определения уровня скорости с основным и двумя блокирующими входами и датчик 15 режима работы, причем основной вход блока определения уровня скорости подключен к импульсному датчику, а блокирующие входы подключены соответственно к выходу нуль-органа и к выходу датчика режима работы, 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 кото-. рого подключен к выходу импульсного датчика, блокирующий вход - к выходу блока определения уровня скорости, а выход через триггер защиты подклю- чен ко входу Регулируемого преобразователя. ток, и его ротор начинает вращаться.На выходе датчика б .скорости появляется напряжение, а на выходе импульсного датчика 8 две последовательности импульсов, сдвинутые друготносительно друга, например, на.90 эл. град. При этом выход индикатора 11 направления вращения фиксирует вращение двигателя, например,На чертеже представлена схема устройства. 35Устройство содержит регулируемый преобразователь 1, снабженный выводами. для подключения к электродвигателю 2, последовательно соединенные задатчик 3 скорости, блок 4 сравне ния, регулятор 5 скорости, выход которого подключен к регулируемому преобразователю 1. датчик б скорости установлен на валу электродвигателя 2 и подключен к блоку 4 сравне ния. Нуль-орган 7 подключен к блоку 4 сравнения. С датчиком б 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 60 определения уровня скорости, а выход через триггер 13 защиты подключен ко входу регулируемого преобразователя 1. Нуль-орган 7 содержит усилитель 14 и блок 15 преобразова ния 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), КС-цепочку с конденсатором 18 и резистором 19, статический триггер 20, логические схемы И-НЕ 21, 22, 23. Для фораировки переходных процессов может быть также установлен реверсивный нуль-орган 24, выход которого через ключ 25 подклю чен к общей точке резистора и конденсатора ВС-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 б скорости отсутствует, что соот-, ветствует нулевому сигналу на выходе усилителя 14, по переходам эмиттер - база транзисторов блока 15 ток не протекает и они находятся в закрытом состоянии, что соответствует логической единице на выходе блока 15. При отсутствии скорости двигателя одновибраторы 16 и 17 не запускаются, а имеющиеся на их выходах логические единицы не влияют на состояние статического триггера 20; 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 находитсяв исходном положении, его выход невлияет на состояние триггера 13 иработу преобразователя 1При появлении сигнала управленияна выходе эадатчика 3 скорости на выходе регулятора 5 скорости появляется напряжение, углы управления преобразователя 1 изменяются, по обмоткам двигателя начинает протекать"Вперед", а датчик 10 режима работы, сравнивая логичеекие сигналы с выхо991569 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 б 5 дов регулятора 5 скорости и индикатора 11 направления вращения, имеетна выходе логическую единицу, соответствующую двигательному режимуработы привода.Сигналами с датчика 8 периодически запускается одновибратор .16,логический нулевой сигнал с выходакоторого поступает на первый входстатического триггера 20 и черезй-цепочку (конденсатор 18 и резистор 19) и логические схемы И-НЕ 21,22 в , на вход второго одновибратора 17.Если частота следования импульсов с датчика 8 мала, то конденсаторВС-цепочки успевает разрядиться,запускается второй одновибратор 17,выход которого подключен на второйвход статического триггера 20. Приэтом на обоих входах триггера 20присутствуют логические нули, Нопоскольку длительность логическогонуля на выходе второго одновибраторабольше, чем первого, то статическийтриггер 20 находится в прежнем положении ".Низкая скорость", когда наего выходе логическая единица, и свыхода блока 9 поступает запрет наработу счетного блока 12.В этом положении триггера 20сигнал с нуль-органа и датчика режима работы не влияет на работу блоков9 и 12 триггера 1) и преобразователя 1, что обеспечивает нормальнуюработу электропривода на малых скоростях, при которых уровень сигналас датчика б скорости ниже чувствительности нуль-органа 7.3С ростом скорости двигателя навыходе усилителя 14 появляется напряжение, а на выходе блока 15 логический нуль, который поступает навход триггера 20, запрещая его пере"ключение от сигналов с первого одновибратора 16 при исчезновении сигналов со второго одновибратора 17,Последние исчезают при росте частоты следования импульсов с датчика8 свыше заданной, когде конденсатор18 ВС-цепочки до прихода следующегоимпульса с одновибратора 16 уже неуспевает разрядиться и одновибратор17 не запускается.Параметры блока 9 подбираются таким образом, чтобы граница скорости,при которой сигнал с одновибратора16 не проходит на вход одновибратора 17, была несколько выше (на 1020) скорости четкого срабатываниянуль-органа 7, подключенного на выход датчика б скорости,Если при работе привода в двигательном режиме на скорости выше граничной, определяемой и параметрамиВС-цепочки блока 9, произойдет обрыв цепи датчика скорости, то на выходе нуль-органа 7 появится логическая единица, блокировка со входаблока 9 снимается, и сигналом с одновибратора 16 статический триггер20 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 нулфоргана 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 переключится, отключая преобразователь 1.Информация на вход статического триггера 20 об уровне скорости поступает дискретно один раз в период частоты следования импульсов с датчика 8., а на вход нуль-органа 7 с датчика б скорости непрерывно. Поэтому в динамических режимах нри пуске и торможении электропривода наблюда. ется несоответствие между сигналом с выхода нуль-органа 7 и уставкой переключения блока 9 (информация на вход блока 9 может поступать с запаздыванием на период частоты импульсов с датчика 8),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 быстрое снижение напряжения с датчика скорости до пределов чувствительности нуль-органа, чем разряд конденсатора 18, может привести к ложному срабатыванию защиты от обрыва цепи обратной связи по скорости. Устранить это явление можно увеличивая частоту переключения блока 9,что однако снижает чувствительностьзащиты в целом и повышает степеньвозрастания скорости при обрыве цепи датчика скорости,В предлагаемом устройстве для исключения ложного срабатывания защиты 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 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 подключены непосредственно на блокирующий вход счетного блока 12.Применение счетного блока 12 позволяет четко фиксировать наличие вращения двигателя после исчезновения нулевого сигнала с блока 9 иотключать преобразователь при повороте ротора двигателя на несколько угловых градусов, что повышает быстродействие защиты, устраняет большое перерегулирование скорости в случае обрыва цепи датчика скорости и умень шает вероятность повреждений в механизме станка или порчи обрабатываемой детали.10формула изобретенияУстройство для защиты электропривода, содержащее регулируемый преобразователь, снабженный выводами для подключения к электродвигателю, последовательно соединенные эадатчик 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, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия защиты, в него дополнительно введены импульсный датчик, механически связанный с датчиком скорости, индикатор направления вращения, блок определения уровня скорости с основными двумя блокирующими входами и датчикрежима работы, причем основной вход.блока определения уровня скоростиподключен к импульсному датчику, аблокирующие входы подключены соответственно к выходу нуль-органа и квыходу датчика режима работы, входыкоторого подключены к регуляторускорости и к индикатору направлениявращения, выход которого подключенк импульсному датчику, триггер защиты и счетный блок со счетным и блокирующим входами, счетный вход которого подключен к выходу импульсногодатчика, блокирующий вход в . к выходу блока определения уровня скорости, а выход через триггер защитьподключен к входу регулируемого преобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3577648,кл. 318-434, 1976.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2706517/24-07,кл, Н 02 Р 5/06, 1979.991569 Составитель И. Кряхтуновакона Техред А.Бабинец ктор И. Демч Пуш едакт одписное каэ 160/74 д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная НИИПИ по д 13035