Устройство для защиты от изменения заданной скорости вращения электропривода постоянного тока

(59 4 Н 02 Н 7/093 5/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЗ ИЯ элект" ля испольстоянно возбуж М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Фишбейн В.Г. Расчет систем подчиненного регулирования вентильногоэлектропривода постоянного тока. М.:Энергия, 1972, с. 32, 67,Авторское свидетельство СССРУ 1179474, кл. Н 02 Н 7/093, 1985,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОНЕНИЯ ЗАДАННОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕЗЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО(57) Изобретение относитсяротехнике и предназначено дзования в электроприводах пго тока с неизменным потоко дения электродвигателя. Цель изобретения - повышение надежности устрой- ства путем обеспечения контроля ис- правности цепей обратной связи, обеспечения сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения электро- привода при отказе обеих цепей, Устройство обеспечивает работу электро- привода с обратной связью от тахогенератора 5 и с резервной обратной . связью от датчика 6 ЭДС электродвигателя 3. При включении ключа 14 выбора режима электропривод работает с обратной связью от датчика 6 ЭДС электродвигателя 3 и с резервной обратной связью от тахогенератора 5. При выходе из строя выбранной основной цепи обратной связи привод переключается на резервную обратную связь При выходе из строя резервной цепи обратной связи привод продолжает ра1377957 О боту с основной цепью обратной связи) при этом в блоке26 сигнализации формируется сигнал неисправности резервной цепи. При выходе из строя основИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах постоянного тока с неизменным потоком возбуждения электродвигателя.Цель изобретения - повьппение надежности устройства путем обеспечения контроля исправности цепей обратной связи; обеспечение сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения электропривода при отказе обеих цепей. На чертеже представлена схема устройства. 15Устройство для защиты от изменения заданной скорости вращения электропривода постоянного тока, включаю" щего в себя блок 1 регулирования скорости вращения, управляющим входом связанный с выходом блока 2 управления, а выводами постоянного тока подключаемый к якорной цепи электродвигателя 3 привода с постоянным потоком возбуждения, содержит сумма тор 4, прямым входом подключаемай к выходу блока 2 управления, а выходом - к управляющему входу блока 1 регулирования скорости вращения, тахогенератор 5, входным валом механи чески связанный с валом электродвигателя 3 привода, датчик 6 ЭДС электродвигателя 3, измерительными входами подключаемый к якорной цепи электродвигателя 3 привода, блок 7 опор ных напряжений, две параллельные це,почки 8 и 9, каждая из которых включает в себя по блоку 10 выделения модуля сигнала, компаратору 11, эле. менту ЗАПРЕТ 12 и первомУ ключУ 13, 40 и ключ 14 выбора режима с противоположно действующими замыкающим и размыкающим контактами. В.каждой цепочке 8 и 9 выход блока 10 выделения модуля сигнала подключен к первому входу компаратора 11, второй вход котоной цепи обратной связи при неисправной резервной в блоке 26 сигнализации формируется сигнал на отключениепривода. 1 з,п. ф-лы, 1 ил,рого подключен к выходу блока 7 опорных напряжений, а выход элементаЗАПРЕТ 12 - к управляющему входу первого ключа 13, выход коммутируемойцепи которого подключается к инверсному входу сумматора 4. Вход коммутируемой цепи первого ключа 13 первой цепочки 8 подключается к выходутахогенератора 5, а вход коммутируемой цепи первого ключа 13 второйцепочки 9 - к выходу датчика 6 ЭДСэлектродвигателя. Прямой и запрещающий входы элемента ЗАПРЕТ 12 первойцепочки 8 через противоположно действующие контакты ключа 14 выборарежима соединены соответственно сзапрещающим .и прямым входами элементаЗАПРЕТ 12 второй цепочки 9. В каждойцепочке 8 и 9 имеются второй ключ 15,интегратор 16, трехвходовой элементИ 17, триггер 18 с нулевым и единичным входами и единичным выходом.Кроме того, в устройстве имеются датчик 19 положения вала электродвигателя 3, ждущий мультивибратор 20,третий элемент ЗАПРЕТ 21, третийтриггер 22 с нулевым и единичнымвходами и единичным выходом, формирователь 23 одиночного импульса установки триггеров 18 и 22 в исходноесостояние, двухвходовый элемент ИЛИ24 и кнопка 25 с замыкающим контактом установки исходного состояниятриггеров 18 и 22. В каждой цепочке8 и 9 коммутируемой цепи второгоключа 15 соединен с входом установкиначального напряжения интегратора16, выход которого соединен с входомблока 10 выделения модуля сигнала,выход компаратора 11 соединен с пер-,вым входом трехвходового элементаИ 17, выходом подключенного к нулевому входу триггера 18, единичный выход которого подключен к прямому входу элемента ЗАПРЕТ 12. Управляющийвход интегратора 16 первой цепочки8 соединяется с выходом тахогекератора 5, а управляющий вход интегратора 16 второй цепочки 9 - с выходом датчика 6 ЭДС электродвигателя. Выход датчика 19 положения вала элект 5родвигателя соединен с входом ждущего мультивибратора 20 и с прямым входом третьего элемента ЗАПРЕТ 21, запрещающий вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора 20 и с вторыми входами трехвходовых элементов И 17 первой 8 и второй 9 цепочек, а выход третьего элемента ЗАПРЕТ 21 соединен с единичным входом треть его триггера 22, выходом подключенного к третьим входам трехвходовых элементов И 17 первой 8 и второй 9 цепочек, и с управляющими входами вторых ключей этих цепочек. Входы коммутируемых цепей вторых ключей 15 подключаются к задатчику начальных напряжений интеграторов 16, вход формирователя 23 одиночного импульса подключен к выходу блока 7 опорных напряжений, а выход - к первому входу элемента ИЛИ 24, второй вход которо-, го через замыкающий контакт кнопки 25 соединен с выходом блока 7 опорных напряжений. Выход элемента ИЛИ 24 подключен к единичным входам триггеров 18 первой 8 и второй 9 цепочек и к нулевому входу третьего триггера 22, Блок сигнализации 26 содержит двухвходовый элемент И 27, четвертый и пятый элементы ЗАПРЕТ 28 и 29 и 35 двухвходовый элемент И 30 с инвертирующими входами. Первый вход двухвходового элемента И 27, запрещающий вход четвертого элемента ЗАПРЕТ 28, прямой вход пятого элемента ЗАПРЕТ 40 29 и первый вход двухвходового элемента И 30 с инвертирующими входами подключены к единичному выходу триггера 18 первой цепочки 8, а вторые входы элементов 27-30 подключены45 к единичному выходу триггера 18 второй цепочки 9, Выходы элементов 27- 30 соединены с приборами сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения привода.Коэффициенты передачи тахогенератора 5 и датчика ЭДС 6 выбираются одинаковыми, что обеспечивает при од,ной и той же скорости вращения двигателя равенство напряжений на выхо дах тахогенератора 5 и датчика 6 ЭДС. Датчик 19 положения вала электродвигателя формирует на выходе высокий уровень сигнала в течение фиксированной части каждого оборота двигателяпричем суммарная длительность импульса на выходе мультивибратора 20и времени установки начального напряжения на интеграторах 16 цепочек 8и 9 должна быть не более длительности импульса высокого уровня на выходе датчика 19 при максимальной скорости вращения электродвигателя. Зонанечувствительности компараторов 11цепочек 8 и 9 выбирается так, чтобынизкие уровни на их выходах удерживались с учетом возможных рабочихотклонений положения датчика 19 инелинейностей характеристик тахогенератора 5 и датчика 6 ЭДС электродвигателяУстройство работает следующимобразом,Включение устройства осуществляется путем подачи напряжения питанияна все его элементы одновременно скомандой на пуск двигателя. На выходеблока 7 опорных напряжений появляется опорное напряжение, воздействую-,щее на вход формирователя 23 одиночного импульса, что приводит к формированию импульса на выходе формирователя 23. Этот импульс, пройдя черезэлемент ИЛИ 24, установит в единичное состояние триггеры 18 цепочек 8и 9 и в нулевое состояние триггер 22.Единичные сигналы на выходах элементов И 17 при включении устройства непоявляются, независимо от положениявала электродвигателя. При выключенном ключе 14 его размыкающий контактпередает единичный сигнал с выходатриггера 18 первой цепочки 8 на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 12второй цепочки 9Сигнал на управляющем входе первого ключа 13 второйцепочки 9 имеет нулевое значение,этот ключ разомкнут, и выход датчика 6 ЭДС электродвигателя отключенот инверсного входа сумматора 4. Сигнал на запрещающем входе элементаЗАПРЕТ 12 цепочки 8 имеет нулевоезначение, единичный сигнал с выходатриггера 18 цепочки 8 поступает науправляющий вход ключа 13 цепочки 8к инверсному входу сумматора 4 подключен выход тахогенератора 5. В таком состоянии электропривод готов кработе с обратной связью от тахогенератора, имея в резерве обратную связьпо ЭДС двигателя, При включении клю 1377957ча 14 состояние элементов ЗАПРЕТ 12 и ключей 13 цепочек 8 и 9 изменится на противоположное, и к инверсному входу сумматора 4 подключится выход датчика 6 ЭДС двигателя,Электропривод готов к работе с обратной связью, от датчика 6 ЭДС, имея в резерве обратную связь от тахогенератора 5.Очередность включения питания и выбор 10 режима работы произвольная. При пуске привода с обратной связью от тахо- генератора 5, когда тахогенератор 5 и датчик 6 ЭДС двигателя исправны, двигатель 3 начинает вращаться, при .15 этом формируются напряжения У тахо- генератора 5 на управляющем входе интегратора 16 цепочки 8 и П датчика 6 ЭДС двигателя на управляющем входе интегратора 16 цепочки 9, Эти напря жения интегрируются, и на выходах блоков 10 цепочек 8 и 9 формируются соответственно напряжения У=С 1 13 ййи Пм = 1 С 1 Б 61, где С - постоянная, учитывающая коэффициенты передачи интеграторов 16 и блоков 10, равные в некотором масштабе угловому пути, пройденному валом двигателя за интервал времени между двумя последовательными импульсами датчика 19. Когда сформируется импульс на выходе датчика 19, напряжения Б и Уравны напряжению Ую блока 7 опорных напряжений, в силу чего сигналы на выходах компараторов 11 и первых входах элементов И 1735 цепочек 8 и 9 имеют нулевые значения. Импульс опроса, сформированный мультивибратором 20 по импульсу датчика 19 на вторых входах элементов И 17 40 цепочек 8 и 9, не приведет к форми- рованию напряжений на выходах этих элементов. Состояние триггеров 18 не изменится. С окончанием импульса опроса снимется запрет на третьем элементе ЗАПРЕТ 21, и на его выходе появится единичный сигнал, который в течение времени поворота вала двигателя 3 на угол воздействует на управляющие входы ключей 15 цепочек 8 и 9 и на единичный вход триггера 22. Открываются ключи 15, производят установку на интеграторах 16 нулевых выходных напряжений. Триггер 22 устанавливается в единичное состояние, появившийся при этом сигнал высокого уровня на его выходе воздействует на третьи входы элементов И 17 цепочек 8 и 9, разрешая работу привода. Если выйдет из строя резервныйдатчик 6 ЭДС двигателя, то к моменту опроса напряжение Бна выходеблока 10 цепочки 9 не будет равноопорному 00, и напряжение на выходекомпаратора 11 этой цепочки будетиметь высокий единичный уровень. Навыходе элемента И 17 при опросе появится единичный сигнал, который установит три 1"гер 18 цепочки 9 в нулевоесостояние. Привод будет продолжатьработу с исправным тахогенератором.На выходе элемента И 27 блока 26 сигнализации исчезнет единичный сигнал,свидетельствующий об исправностиобеих цепей обратной связи, а навыходе элемента ЗАПРЕТ 29 появитсяединичный сигнал, свидетельствующийо работе тахогенератора 5 в цепи обратной связи без резерва. Отказ тахогенератора 5 при отсутствии резерва приведет к тому, что в момент опроса на выходе компаратора 11 цепочки 8 сформируется единичный сигнал,который установит триггер 18 этойцепочки в нулевое состояние, Исчезнет единичный сигнал на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 цепочки 8, разомкнется ключ 13 этой цепочки, отключив тахогенератор 5 от инверсного входасумматора 4. На обоих входах элемента И 30 сформируются сигналы нулевого уровня, а на его выходе появитсяединичный сигнал, свидетельствующийо неисправности обеих цепей обратнойсвязи. Этот сигнал используется дляаварийного отключения привода. Навыходах и элементов ЗАПРЕТ 28 и 29сформируются сигналы нулевого уровня,Если при выходе иэ строя тахогенератора 5 резервная цепь обратной связи (датчик ЭДС б) исправна, то описанный сброс триггера 18 цепочки 8в нулевое. состояние произойдет привысоком уровне сигнала на выходетриггера 18 цепочки 9 и описанное отключение тахогенератора 5 от инверс-,ного входа сумматора 4 произойдетодновременно с подключением выходарезервного датчика б ЭДС к инверсно-,му входу сумматора 4, Электроприводпродолжит работу с резервной цепьюобратной связи, на выходе элементаИ 27 блока 26 исчезнет единичныйсигнал, свидетельствовавший об исправности обеих цепей обратной связи,а на выходе элемента ЗАПРЕТ 28 появится единичный сигнал, свидетельствующий о работе в цепи обратнойсвязи датчика 6 ЭДС без резерва.Отказ датчика 6 ЭДС при отсутствиирезерва приведет к тому, что на выходе компаратора 11 цепочки 9 сформируется единичный сигнал, и произойдет сброс триггера 18 этой цепочки в нулевое состояние. Исчезнетединичный сигнал на выходе элементаЗАПРЕТ 12 цепочки 9. Разомкнется;ключ 13 цепочки 9. Привод отключится 10 35Формула изобретения 1. Устройство для защиты от изменения заданной скорости вращения электроривода постоянного тока, 40 включающего в себя блок регулирования скорости вращения, управляющим вхо-., дом связанный с выходом блока управления, а выводами постоянного тока подключаемый к якорной цепи элект родвигателя привода, выполненного с постоянным потоком возбуждения, содержащее сумматор, имеющий прямой вход для подключения к выходу блока управления и выход для подключения к управляющему входу блока регулирования скорости вращения, тахогенератор с входньпч валом для механического соединения с валом электродвигателя привода, датчик ЭДС электродвигателя с измерительными входами для подключения к якорной цепи электродвигателя привода, блок опорных напряжений, две параллельные цепочки,по единичному сигналу на выходеэлемента И 30. При включении ключа 14привод работает с обратной связью от 15датчика 6 ЭДС в качестве основногои с резервной обратной связью от та-.,хогенератора 5, при этом работа уст. ройства осуществляется аналогичноописанному. 20Замыканием кнопки 25 можно отключить устройство защиты при сохранении вращения электропривода, что может потребоваться при наладочных иремонтных работах на действующем 25электроприводе,Положительный эффект изобретениязаключается в повышении надежностиустройства путем обеспечения контроля исправности цепей обратных. связей, 30а также в обеспечении сигнализациисостояния этих цепей и отключенияэлектропривода при отказе обеих цепей обратной связи. каждая из которых включает в себяпо блоку выделения модуля сигнала,компаратору, элементу ЗАПРЕТ и первому ключу, и ключ выбора режима спротивоположно действующими замыкающим . и размыкающим контактами, причем в каждой цепочке выход блока выделения модуля сигнала подключен кпервому входу компаратора, второйвход которого подключен к выходу блока опорных напряжений, а выход элемента ЗАПРЕТ - к управляющему входупервого ключа, выход коммутируемойцепи которого имеет вывод для подключения к инверсному входу сумматора,при этом вход коммутируемой цепипервого ключа первой цепочки имеетвывод для подключения к выходу тахогенератора, а вход коммутируемойцепи первого ключа второй цепочкиимеет вывод для подключения к выходудатчика ЭДС электродвигателя, прямойи запрещающий входы элемента ЗАПРЕТпервой цепочки через противоположнодействующие контакты ключа выбора режима соединены соответственно с запрещающим и прямым входами элементаЗАПРЕТ второй цепочки, о т л и ч аю щ е е .ся тем, что, с целью повышения надежности устройства путемобеспечения контроля исправности цепей обратной связи, в каждую вышеупомянутую цепочку введены второй ключ,интегратор, трехвходовый элемент И,триггер с нулевым и единичным входами и единичным выходом, кроме того,в устройство введены датчик положения вала электродвигателя, ждущиймультивибратор, третий элемент ЗАПРЕТ, третий триггер с нулевым и единичным входами и единичным выходом,формирователь одиночного импульса установки триггеров в исходное состоя.ние, двухвходовый элемент ИЛИ и кнопка с замыкающим контактом установкиисходного состояния триггеров, причем в каждой вышеупомянутой цепочкевыход коммутируемой цепи второго клю"ча соединен с входом установки начального напряжения интегратора, выход которого соединен с входом блокавыделения модуля сигнала, выход компарйтора соединен с первым входомтрехвходового элемента И, выходомподключенного к нулевому входу триг- .гера, единичный выход которого подключен к прямому входу элемента ЗАПРЕТ, управляющий вход интегратора1377957 10 Составитель О. ОрловРедактор И. Сегляник Техред Л.Олийнык Корректор С. Шекмар Заказ 883/51 Тираж 649 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 первой цепочки имеет вывод для подключения к выходу тахогенератора, ауправляющий вход интегратора второйцепочки имеет вывод для подключенияк выходу датчика ЭДС электродвигателя, выход датчика положения валаэлектродвигателя соединен с входомждущего мультивибратора и с прямымвходом третьего элемента ЗАПРЕТ, за ппрещающий вход которого соединен свыходом ждущего мультивибратора и свторыми входами трехвходовых элементов И первой и второй цепочек, а выход третьего элемента ЗАПРЕТ соединен с единичным входом третьего триггера, выходом подключенного к третьим входам трехвходовых элементовИ первой И второй цепочек, и с управляющими входами вторых ключей этих 20цепочек, при этом входы коммутируемых цепей вторых ключей имеют выводыдля подключения к задатчику начальных напряжений интеграторов, входформирователя одиночного импульса 25подключен к выходу блока опорных нап-ряжений, а выход - к первому входуэлемента ИЛИ, второй вход которогочерез замыканиций контакт кнопки соединен с выходом блока опорных напряжений, а выход элемента ИЛИ подключенк единичным входам триггеров первойи второй цепочек и к нулевому входутретьего триггера. 2, Устройство по п. 1, о т л йч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения электропривода при отказе обеих цепей, в него введен блок сигнализаций, состоящий из двухвходового элемента И, четвертого и пятого элементов ЗАПРЕТ и двухвходового элемента И с инвертирующими входами, причем первый вход двухвходового элемента И, запрещающий вход четвертого элемента ЗАПРЕТ, прямой вход пятого элемента ЗАПРЕТ и первый вход двухвходового элемента И с инвертирующими .входами подключены к выходу триггера первой цепочки вторые входы этих элементов подключены к выходу триггера второй цепочки, а выходы этих элементов имеют выводы для соединения с приборами сигнализации состояния цепей обратной связи и отключения привода.