Вентильный электропривод

(57) Испол станков. Су обеспечива составных причина от менение позволяет и и детали на ладку и эксп едовательи технолоно-иссл торский троения нов, ВЛ Арзамасов ые серии 8 41 11-85 трехфакаталогиг. 2,овностисоединвходоморого сздддтчиужденин квыхония яко блока ггеровходам электроен с выховторого овдинены ка скороя, а вход ду датчиря двигадатчиков, и второго светодиоривода, принятоя ограниченные ности, которые обстоятэльстваго зафункобуслми; ропривод инГикдци отключени поиск пре е инс грумеемол деталэле тропрых защит,ни иипе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) "ЭлектроприводыЭПУ 1," промышленныйИнформэлектро, 1985, ф Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированному электроприводу, и может быть использовано в электроприводах станков с ЧПУ и других механизмов,Наиболее близок к предлагаемому электропривод главного движения постоянного тока серии ЭПУ 1 Д, содержащий электродвигатель, управляемый по двум каналам, состоящим соответственно из последовательно соединенных задатчика скорости, регулятора скорости, якорного преобразователя, якоря электродвигателя и задатчика тока возбуждения, регулятора тока возбуждения, преобразователя возбуждения, обмотки возбуждения двигателя, также содержащий соединенные последовательно блок датчиков защит, блок триггеров, элемент ИЛИ, первый триггер, элемент выдержки времени и первый блок ключей, выходы которого соединены с блокирующими входами якорного преобразователя и преобразователя возбуждения, выход первого триггера подключен также к второму блокирующему входу якорного преобразователярвому входу блока ИЛИ, к выходу кото(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПР ьзование; в электроприводах щность: в данном устройстве ется диагностика состояния частей, определяется первоключения электропривода. Приданного электропривода сключить поломку инструмента станке, сократить время на налуатацию электропривода, 1 ил,рого подключено реле гот привода, а его второй вход дом второго триггера и блока ключей, выходы кот с блокирующими входами сти и регулятора тока возб второго триггера подкл юче ка максимального напряже теля, входящим в состав при этом выходы блока три триггера подключе ы ко в дов блока индикаторов.Недостатком электроппрототип, являютсциональные воэмож овлены следующими 1, Отсутствием в элек способности определения и первопричины, вызвавшей электропривода, что эатрудня чины отказа электропривода. 2, Возможностью поломк тов станка и порчи обрабатыв из-за мгновенного отключения вода при срабатывании теплов3. Отсутствием диагностики составных частей электропривода, Это значительно затрудняет обнаружение неисправностей и наладку при эксплуатации на заводе-изготовителе.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей электропривода за счет улучшения эксплуата цион н ых свойств.Сущность изобретения заключается в том, что по сравнению с другими техническими решениями данный электропривод обладает способностью определять первопричину, вызвавшую его отключение; он индицирует ее и передает в ЭВМ высшего ранга. Достигается это при помощи блока шифраторов, триггера-защелки, первого буфера и первого индикатора, причем прохождение сигналов защит мгновенного действия имеет приоритет перед прохождением сигналов тепловых защит, Кроме того, при срабатывании тепловых защит отключение электропривода происходит не мгновенно, а с задержкой, достаточной для отвода инструмента или для окончания обработки детали. Электропривод обладает также способностью опроса сигналов в контрольных точках с использованием общих цифровых индикаторов для индикации номеров защит и номеров контрольных точек, Такой набор новых возможностей электро- привода значительно расширяет его функциональные возможности, улучшает его эксплуатационные свойства.На чертеже приведена функциональная. схема предлагаемого электропривода,Электропривод содержит электродвигатель 1, задатчик 2 скорости, регулятор 3 скорости, якорный преобразователь 4, задатчик 5 тока возбуждения, регулятор 6 тока возбуждения, преобразователь 7 возбуждения, блок датчиков 8 защит, блок триггеров 9, элемент ИЛИ 10, триггер 11, элемент 12 выдержки времени, блок ключей 13, блок ИЛИ 14, реле 15 готовности электропривода к работе, триггер 16, блок ключей 17, блок датчиков 18 тепловых защит, блок шифраторов 19, триггер-защелку 20, буффер 21, блок мультиплексоров 22, дешифратор 23, блок И 24, блок счетчиков 25, блок мультиплексоров 26, элемент ИЛИ 27, блок ИЛИ-НЕ 28, дешифратор 29, цифровой индикатор 30, выключатели 31,34, дешифратор 35, цифровой индикатор 36, блок счетчиков 37, дешифратор 38, блок коммутаторов 39, шины ШАЕ, ШАД адреса единиц, десятков, шины ШД 1,ШДЗ данных, шины ШК контроля, шины ШС 1, ШС 2 связи, Озс, Озт напряжения задания скорости и тока, Ос, Оя - напряжения обратных связей по скорости и 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 напряжению на якоре, 1 я - ток якоря двигателя, 1 в - сигнал обратной связи по току возбУжДЕниЯ, Обл,э, Обл,рс, Обл,рте Сигналы блокировки задатчика скорости, регулятора скорости и регулятора тока возбуждения, Обл.фия, Обл.фив - СИГНаЛЫ бЛОКИрОВКИ фОрмирователей импульсов якорного преобразователя и преобразователя возбуждения,О умас сигнал смещения углов регулирования в амаксЭлектропривод содержит электродвигатель 1, который управляется по двум каналам, состоящим из последовательно соединенных задатчика 2 скорости, регулятора 3 скорости, якорного преобразователя 4 и задатчика 5 тока возбуждения, регулятора 6 тока возбуждения, преобразователя 7 возбуждения, выходы блока датчиков 8 защит соединены с входами блока триггеров 9, к выходам которого подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных элемента ИЛИ 10, триггера 11. элемента 12 выдержки времени и блока ключей 13, выход триггера 11 соединен также с первым блокирующим входом преобразователя 4 и первым входом блока ИЛИ 14, первый выход которого подключен к реле 15, а второй вход блока ИЛИ 14 соединен с выходом триггера 16 и входом блока ключей 17, вход триггера 16 подключен к выходу датчика максимального напряжения на якоре двигателя, входящего в состав блока датчиков 8, выходы блока триггеров 9 и триггера 16 соединены с входами высокого приоритета, а выходы блока датчиков 18 - с входами низкого приоритета блока шифраторов 19, вы- ходы которого через триггер-защелку 20 соединены первой шиной данных с входами буфера 21 и блока мультиплексоров 22, управляющий вход буфера 21 подключен к выходу дешифратора 23, выход блока И 24 соединен с входом элемента ИЛИ 10, а его входы подключены к выходам блока датчиков 18 и первой группе выходов блока счетчиков 25, вторая группа выходов которого соединена с входами данных блока мультиплексоров 22 и входами управления блока мультиплексоров 26, входы данных которого по второй шине данных соединены с выходами блока триггеров 9, триггера 16 и блока датчиков 18, выходы блока датчиков 18 через элемент ИЛИ 27 соединены с первым управляющим входом блока счетчиков 25, второй управляющий вход которого соединен суправляющим входом блока мультиплексоров 22 и первым входом блока ИЛИ-НЕ 28, а блокирующий вход блока счетчиков 25 подключен к выходу триггера 11, К выходам блока мультиплексоров 22подключены последовательно соединенные зывая снижение тока возбуждения и увели- дешифратор 29 и индикатор 30, управляю- чение скорости двигателя,щий вход дешифратора 29 соединен с выхо- Датчики защит электропривода раздедом блока ИЛИ-НЕ 28, первый вход лены на две группы - датчики защит мгнокоторого подключен к выключателю 31, а 5 венногодействия(входятвблокдатчиков 8) второй вход соединен с выходом блока идатчикитепловых защит(входят в блок 18), мультиплексоров 26, при этом управляю- которые отключают электропривод с задерщий вход триггера-защелки 20 соединен с жкой,вторым выходом блока ИЛИ 14, выходы бло- , При аварии в электроприводе, приводяка ключей 13 соединены с блокирующими 10 щей к включению датчиков мгновенных завходами регулятора 3 скорости, поеобразо- щит, включаются соответствующие вателя 7 возбуждения и вторым блокирую- триггеры в блоке триггеров 9, через элемент щим входом якорного преобразователя 4, а ИЛИ 10 включается суммарный триггер 11. выходы блока ключей 17 подключены кбло- Его выходной сигнал поступает на первый кирующим входам задатчика 2 скоро блокирующий вход преобразователя 4, высти и регулятора 6 тока возбуждения, зывая перевод углов регулирования в а, также выключатели 3234, соединенные и спадание якорного токая. Одновременно входами с общей шиной, выход выключате- выходной сигнал триггера 11 через блок ля 32 соединенсвторымвходомуправления ИЛИ 14 поступает на управляющий вход блока мультиплексоров 22 и управляющим 20 триггера-защелки 20, в который записывавходом дешифратора 35, выходы которого ется информация о номере сработавшей заподключены к входам индикатора 36, вы- щиты, поступающая на него с выходов ходы выключателей 33, 34 соединены с шифратора 19, Через 20 мс,отсчитываемые входами блокасчетчиков 37,егосоответст- элементом 12 выдержки времени (время вующие выходы соединены с адресными 25 разряда индуктивности якорной цепи, т.е, входами блока мультиплексоров 22 и адрес- время спадания тока якоря до нуля), вклюными входами единиц блока коммутаторов чаются ключи в блоке 13, которые блокиру, а также адресными входами дешифрато- ют регулятор 3 скорости и выдачу импульсов ров 35, 38, выходы дешифратора 38 подклю- на тиристоры в преобразователях 4, 7, чены к адресным входам десятков блока 30 Блокировка регулятора 3 скорости выкоммутаторов 39, входы коммутации ко- полняется для того, чтобы исключить перторогосоединенысконтрольнымиточками вый бросок тока при последующем электропривода, а выходы блока коммутато- включении электропривода,ров 39 и буфера 21 подключены к шинам При этом одновременно с включением35 триггера 11 через блок 14 отключается релеПредлагаемый электропривод работает 15, которое информирует ЭВМ высшего следующим образом. ранга (ЧПУ) об аварии в электроприводеРегулирование скорости электродвига- (снимается сигнал готовности электропрителя 1 осуществляется изменением напря- вода к работе), По этому сигналу ЧПУ своей жения на якоре Оя и тока возбуждения с 40 командой через дешифратор 23 открывает помощью преобразователей 4 и 7, На входе буфер 21 и по шине связи ШС 1 получает регулятора 3 скорости сравниваются сигна- информацию о виде отказа в электроприволы задания с задатчика 2 скорости и обрат- де.ной связи по скорости О, его выходной Одновременно с этим информация о сигнал управляет якорным преобразовате первой сработавшей защите, записанная в лем 4. На входе регулятора 6 тока возбужде- триггере-защелке 20, поступает через блок ния сравниваются сигналы задания тока с мультиплексоров 22 и дешифратор 29 на задатчика 5 тока возбуждения и обратной цифровой индикатор 30,связи по току возбуждения 1, его выходной При ряде аварий в электроприводе мосигнал управляет работой преобразователя 50 жет поочередно сработать ряд защит. и эта 7, До номинальной скорости электродвига- информация позволяет более полно протель 1 работает с постоянным моментом на анализировать состояние электропривода и валу"(первая зона регулирования), а выше быстрееустранитьосновныеивторостепенноминальной скорости - с постоянством ные неисправности, Информация со всех мощности (вторая зона регулирования ско защит поступает на индикатор 30 при вклюрости). Регулирование скорости во второй чении выключателя 31, При этом запускает- зоне осуществляется в функции величины ся счетчик в блоке 25, и управляющий код с напряжения на якоре Оя, т.е. при его увели- его выхода поступает на управляющие вхочении выше заданного уровня выходной ды блока мультиплексоров 26 и вхоцы дансигнал регулятора 6 линейно снижается, вы10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ных блока мультиплексоров 22, который пропускает его на дешифратор 29.Блок мультиплексоров 26 в соответствии с управляющим кодом поочередно опрашивает выходы триггеров блока 9, триггера 16 и датчиков блока 18. При нахождении сработавшего датчика или триггера выходной сигнал блока мультиплексоров 26 через блок ИЛИ-НЕ 28 поступает на управляющий вход дешифратора 29, разрешая дешифрацию управляющего кода счетчика 25, проходящего через блок мультиплексоров 22, При этом индикатор 30 поочередно индицирует номера всех сработавших защит,При выключении выключателя 31 блок мультиплексоров 22 переходит в режим трансляции кода триггера-защелки 20, счетчик блока 25 отключается, а блок ИЛИ-НЕ 28 и дешифратор 29 включены постоянно.При аварии в электроприводе, приводящей к увеличению напряжения на якоре двигателя выше допустимой величины, срабатывает датчик максимального напряжения на якоре двигателя, расположенный в блоке датчиков 8 мгновенных защит, По его команде включается триггер 16, который через блок ИЛИ 14 отключает реле готовности электропривода 15 и запирает триггер-защелку 20, Одновременно с этим включаются ключи в блоке 17, что приводит к отключению задатчика 2 скорости и блокировке регулятора 6 тока возбуждения. При этом ток возбуждения начинает спадать до минимальной установленной величины, а регулятор 3 скорости и преобразователь 4 реверсируются, и начинается рекуперативное торможение электродвигателя 1, что снимает перенапряжение с якоря двигателя и исключает возможность пробоя его изоляции.При длительной работе электропривода с перегрузкой нагрев его составных частей может достигать предельных значений, что приводит к ускоренному старению изоляции и разрушению составных частей электропривода. Для контроля за нагревом наиболее нагруженных частей электропривода (электродвигателя, якорного преобразователя, преобразователя возбуждения и реакторов) служат тепловые датчики, входящие в состав блока датчиков 18, При срабатывании одного из таких датчиков информация передается через блоки 19, 20, 21 в ЧПУ. Одновременно с этим запускается через элемент ИЛИ 27 счетчик в блоке 25, и через установленное время (от 10 секунд до нескольких минут) эта информация проходит через элементы 24, 10 на триггер 11, который отключает электродвигатель 1, В течение этого времени ЧПУ принимает решение и дает команду либо на отвод инструмента от обрабатываемой детали, либо на окончание обработки детали при уменьшенной нагрузке на электропривод, что предохраняет инструмент от поломки, а деталь от порчи, При срабатывании в течение этого периода одной из мгновенных защит электропривод отключается сразу, т.е, эти защиты имеют более высокий приоритет по сравнению с тепловыми защитами. Одновременно с отключением электропривода триггер 11 подает сигнал на блокирующий вход счетчика выдержки времени срабатывания тепловых защит блока 25 и устанавливает счетчик в исходное состояние,Для организации диагностики состояния отдельных узлов электропривода предназначен блок коммутаторов 39, который управляется следующим образом.С помощью выключателей ЗЗ, 34 и счетчиков блоха 37 набираются коды контролируемых узлов (контрольных точек электропривода). С выхода первого счетчика код поступает на адресные входы блока мультиплексоров 22 и адресные входы единиц блока коммутаторов 39, а с выхода второго счетчика код, поступает через дешифраторы 35 и 38 соответственно на индикатор 36 и адресные входы десятков блока коммутаторов 39, При этом при включенном выключателе 32 индикатор 36 показывает число десятков, индикатор 30 - число единиц набранного номера контрольной точки, а коммутаторы блока 39 передают напряжение в этой точке на выход (на шину состояния ШС 2). Формула изобретения 1, Вентильный электропривод, содержащий электродвигатель, управляемый по двум каналам, состоящим соответственно из последовательно включенных задатчика скорости, регулятора скорости, якорного преобразователя, выход которого соединен с якорем электродвигателя и задатчика тока возбуждения, регулятора тока возбуждения, преобразователя возбуждения, выходом подключенного к обмотке возбуждения электродвигателя, также соединенные последовательно первый блок датчиков защит, блок триггеров, элемент ИЛИ. первый триггер, элемент выдержки времени и первый блок ключей, причем выход первого триггера также соединен с первым блокирующим входом якорного преобразователя и первым входом блока ИЛИ, второй вход которого соединен с входом второго блока ключей и выходом второго триггера, подключенного входом к выходу датчика макси1767679 45 50 55 мального напряжения на якоре двигателя первого блока датчиков, а выход блока ИЛИ соединен с реле готовности электропривода к работе, второй блок датчиков защит, выходы первого блока ключей соединены с блокирующими входами регулятора скорости, преобразователя возбуждения и вторым блокирующим входом якорного преобразователя, выходы второго блока ключей соединены с блокирующими входами задатчика скорости и регулятора тока возбуждения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет улучшения эксплуатационных свойств, дополнительно введены блок шифраторов, триггер-защелка, буфер, первый и второй дешифраторы, второй элемент ИЛИ, блок И, блок счетчиков, два блока мультиплексоров, блок ИЛИ-НЕ, выключатель и цифровой индикатор, при этом входы высокого приоритета блока шифраторов соединены с выходами блока триггеров и второго триггера, а входы низкого приоритета блока шифраторов подключены к выходам второго блока датчиков, выходы блока шифраторов соединены шиной данных через триггер-защелку с входами буфера и первой группой входов данных первого блока мультиплексоров, управляющий вход буфера соединен с выходом первого дешифратора, а к выходу буфера подключена шина связи, управляющий вход триггера-защелки соединен с вторым выходом блока ИЛИ, входы блока И подключены к выходам второго блока датчиков и первой группе выходов блока счетчиков, а выход блока И соединен с входом первого элемента ИЛИ, вторая группа выходов блока счетчиков соединена с второй группой входов данных первого блока мультиплексоров и входами управления второго блока мультиплексоров, входы данных которого подключены к выходам блока триггеров, второго триггера и второго блока датчиков защит, первый вход блока счетчиков через второй элемент ИЛИ подключен квыходам второго блока датчиков защит, а5 второй и третий его входы соединены соответственно с выходом выключателя ипервого триггера, выключатель подключентакже к управляющему входу первого блокамультиплексоров и первому входу блока10 ИЛИ-НЕ, второй вход блока ИЛИ-НЕ соединен с выходом второго блока мультиплексоров, а его выход подключен к управляющемувходу второго дешифратора, адресные входы которого соединены с выходами первого15 блока мультиплексоров, а его выходы подключены к входам индикатора,2, Электропривод по и. 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что дополнительно введенывторой блок счетчиков, третий и четвертый20 дешифраторы, второй цифровой индикатор,блок коммутаторов и три выключателя, приэтом входы выключателей подключены к общей шине, выход второго выключателя соединен с управляющим входом третьего25 дешифратора и вторым управляющим входом первого блока мультиплексоров. входывторого блока счетчиков соединены с выходами третьего и четвертого выключателейпервая группа выходов второго блока счет 30 чиков соединена с третьей группой входовданных первого блока мультиплексоров иуправляющими входами единиц блока коммутаторов, вторая группа его выходов соединена с адресными входами третьего и35 четвертого дешифраторов, выходы третьегодешифратора соединены с входами второгоиндикатора, а четвертого дешифратора - суправляющими входами десятков блокакоммутаторов, входы данных которого по40 шине контроля подключены к контрольнымточкам электропривода, а вход блока коммутаторов соединен с второй шиной связи,1767679 Составитель И.УшакоТехред М,Моргентал РектоР Н,тупиц дактор ри ГКНТ СС 1роизводственно-издательский комбинат "Патент, г. Уж ул. Гагарина Заказ 3558 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5