Устройство для реверсирования двигателя постоянного тока

(51)М. Кл,Н 02 Р 1/22 Н 02 Р 5/16 с присоедвнениент заявки М Госудорстоонньа ноннтет СССР по делам нэобротоннй н открытой(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕВЕРСИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение предназначено для использования в системах и устройствах автоматики, телемеханики, информационно-измерительной техники, а также для управления исполнительными органами цифровых5 вычислительных машин. Известны устройства для реверсирования двигателя постоянного тока, выполненные по мостовой схеме, в одну диаготО наль которой включены источники питания, а во вторую диагональ нагрузка. В плечи моста включены управляющие элементы, к входам которых подключены транзисторные узлы осуществляющие ре 15 версирование тока в нагрузке, Входные сигналы приведенных устройств для каждой диагонали моста разнесены во време.н 13-21,Недостатками известных устройств является то, что они обладают низкими функциональными воэможностями и низкой надежностью, так как не устраняют ,вероятности полного закорачивания на 2грузки (источника питания) в момент переключения в случае смены управляющего сигнала, например с режима "Прямого хода" на "Реверс и наоборот, без временной паузы.Из известных устройств наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для реверсирования двигателя постоянного тока, со- держащее четыре управляюших элемента, каждый иэ которых выполнен на транзисторах, включенных по мостовой схеме, Входные шины Прямого хода и Реверса" через трансформаторы и диоды, включенные по двухполупериодной схеме, подключены к резистивному суммирующему узлу (элементу ИЛИ), к базам транзисторных ключей управлякнцего элемента. К одной диагонали моста подключен источник питания, ко.второй - нагрузка, например, двигатель постоянного тока 3).Недостатками известного устро йства являются его низкие функциональные воэможности и надежность, вызванные тем,что вследствие различных времен открывания и закрывания транзисторов или реле управляющих элементов и узлов реверсирования (элементы ИЛИ, трансформаторы, диоды и т,д,), возможно полное закорачивание нагрузки в момент переключения и, как следствие, выход из строяуправляющих элементов, Данное устройство невозможно также применять в резервированных системах управлении, таккак различные времена открывания и закрывания транзисторов управляющих элементов в различных каналах при обычномрезервировании вызывают закорачивание 15нагрузки из-за перекрытия в срабатывании дублирующих каналов, что приводит,квыходу из строя управляющих элементовобоих элементов обоих каналов, резервированных обычным способом. Кроме того, 20данное устройство не может осуществлятьреверсирование двигателя при переходеего на механический упор, что также может вызвать выход из строя системы.В случае подачи сигналов реверсированияс паузой значительно сокращается быстродействие устройства.Целью изобретения является повышениенадежности, быстродействия и расширениефункциональных возможностей устройствадля реверсирования двигателя постоянного тока.Для этого в устройство для реверсирования двигателя постоянного тока, со-, " " держащее входные шины Прямой вход и . 35Реверс, в каждом канале управления управляющие элементы, вюпоченные по мос- .товой схеме, входная диагональ которойподключена к источнику питания, а выходная - соединена с зажимами двигателя, снабжено четырьмя пятивходовымиэлементами И, блоками управления и приоритета, восемью элементами запрета,двумя концевыми датчиками и двумя резисторами торможения, а в каждый из 45каналов управления последовательно сосновными включены восемь дополнительйых управляющих элементов, причем резисторы торможения через два последовательно включенных элемента запрета соединены с выходными диагоналями мостовых схем управляющих элементов изажимами двигателя, концевые датчикикоторого соединены со входами блоковуправления и приоритета, вторые входыкоторых подключены соответственно квходным шинам Прямой вход, Реверс, аИх выходы подключены соответственно 690597к первым входам первого и третьего,второго и четвертого элементов И, выходы всех элементов И соединены со входами управляющих элементов соответствующих диагоналей мостовой схемы,второй выход первого управляющего элемента соединен с третьим входом первого элемента И, второй выход второгоуправляющего элемента - с четвертымвходом третьего элемента И, второй выход третьего управляющего элемента -с четвертым входом четвертого элементаИ, второй выход четвертого управляющегоэлемента - со вторым входом второгоэлемента И, второй выход пятого управля-.ющего элемента - с третьим входомтретьего элемента И, второй выход шестого управляющего элемента - с четвертым входом первого элемента И, второйвыход седьмого управляющего элемента -с четвертым входом второго элемента И,второй выход восьмого управляющего элемента - с третьим входом четвертогоэлемента И, второй выход девятого управляющего элемента - с пятым входомчетвертого элемента И, второй выход десятого управляющего элемента - со вторым входом четвертого элемента И, второй выход одиннадцатого управляющегоэлемента - с пятым входом третьего элемента И, второй выход двенадцатого управляющего элемента - со вторым входомтретьего элемента И, второй выход тринадцатого управляющего элемента - стретьим входом второго элемента И, второй выход четырнадцатого управляющегоэлемента - с пятым входом второго элемента И, второй выход пятнадцатого. уп равляющего элемента - с пятым входомпервого элемента И, второй выход шестнадцатого управляющего элемента - совторым входом первого элемента И, причем входы первого, второго, третьего ичетвертого элементов запрета подключенысоответственно ко второму входу первого,к пятому входу первого и четвертого,третьему входу третьего и третьему входу первого элементов И, а входы пятогои шестого, седьмого и восьмого элементов запрета попарно объединены и подключены соответственно к третьим входамвторого и первого элементов И, Крометого, блоки управления и приоритета содержат элементы И, ИЛИ и НЕ, входыкоторых подключены к шинам приоритетаи к первым входам элементов ИЛИ, подключенных своими вторыми входами соответственно к шинам Прямой ход и Реверс,690597 5а выходы элементов ИЛИ подключены кпервым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединеныс выходами соответствующих элементовНЕ, а выходы - с выходными шинами управления.На фиг. 1 - предлагаемое устройство,функциональная схема; на фиг. 2- блокуправления и приоритета, входящего в состав устройства, функциональная схема; 10на фиг, 3 - временные диаграммы работы устройства,Устройство содержит управляющиеэлементы 1-16, включенные по резервированной мостовой схеме, в.одно из плечкоторой включен двигатель 17 постоянного тока, а во второе - источник 18 питания, элементы И 19-22, входы которыхподключены к выходам блока 23 управления и блока 24 приоритета, выходы диагоналей мостовой, схемы подключены кэлементам запрета 25-32 и к резисторам33, 34 торможения. Двигатель постоянного тока имеет концевые датчики 35-36.,выходы которых подключены к соответствующим входам блоков управления и приоритета,В состав блоков 23 и 24 входят элементы И 37-38, элементы ИЛИ 39-40и элементы НЕ 41-42. Первые входыэлементов ИЛИ,30-40 и входы элементов НЕ 41-42 подключены соответственно к шинам приоритета 43-44, а вторыевходы элементов ИЛИ 39-40 и выходыэлементов И 37-38 подключены соответ- З 5ственно к шинам Реверс 45 и Прямойход 46 и к выходным шинам 47, 48 управления блоков 23-24,Устройство работает следующим обра 40зом.В исходном состоянии сигналы на шинахПримой ход 46 н Реверс 45 отсутствуют,управляющие элементы 1-16 закрыты ина их вйходах будут присутствовать раз 45решающие единичные уровни, т,е, элементы И 19-22 готовы отработать любойсигнал, поступивший нв шины Прямой ход46 или Реверс 45 блоков 23 24,Во время отсутствия сигналов на вхо 50дах устройства элементы запрета 25-32будут открыты и к зажимам двигателя17 постоянного тока будут подключенытормозящие резисторы 33-34. При поступлении сигнала на входную шину Примой55ход 46 блоков 23-24 открываются управляющие элементы 7, 8, 13, 14, 3, 4, 9,10, а элементы запрета 25, 32 закрываются единичным уровнем, поступающим 6нв их запрещающий вход с инверторных выходов управляющих элементов 8 и 9, т,е, тормозящие резисторы 33-34 отключаются от обмотки двигателя. Таким образом, в этом случае осуществляется вращение двигателя в режиме прямого хода, При поступлении сигнала на входную шину Реверс 45 блоков 23, 24 управляющие элементы 5, 6, 15, 16, 1, 2, 11, 12 не откроются до тех пор, пока не закроются управляющие злемен 1 ы 3, 4, 7, 8, 9, 10, 13, 14, осуществляющие прямой ход на обоих каналах устройства. В этом случае открывание управляющих элементов 5, 6, 15, 16 возможно только после полного закрытия управляющих элементов 4, 13, 6, 14, а открывание управляющих элементов 1, 2, 11, 12 - только после полного закрытия управляющих элементов 3, 8, 9, 10, т.е, вероятность короткого замыкания полностью устраняется. Отключение тормозящих резисторов в этом случае производится элементами запрета 26, 27, 40, 31. При переходе из режима реверса в режим прямого хода управляющие элементы 7, 8, 13, 14 откроются только после полного закрытия управляющих элементов 16, 1, 6, 15, а управляющие элементы 3, 4, 9, 10 - только после полного закрытии управляющих элементов 12, 5, 2, 11 (фиг. 1). Изложенное будет осуществляться подачей на элементы И 20, 22 при переходе в режи.ме прямого хода и на элементы И 19, 21 в режиме реверса с инверсных выходов управляющих элементов 1-16 разрешающих сигналовт.е. переход устройства с одного режима работы на второй может производиться без всякой временной паузы, даже с перекрытием, при этом схема, полностью сохраняет свою работоспособность и выход ее из строя зв счет временных перекрытий в элементах схемы канала и между каналами невозможен. Вместе с тем устройство осуществляет нормальное функционирование двигателей при одной любой неисправности в системе. При достижении отработки системой макисмвльного значения срабатывает соответствующий концевой датчик 35 или 36, подавая сигнал на шины приоритета 44 или 43 блоков 23, 24. Этот сигнал при помощи соответствующего инвертора 41 или 42 элементов,И 37 и 38 снимает с выходных шин управления 47 или 48 блоков 23, 24 предыдущий режим и15 Формула изобретения 1, Устройство для реверсирования двигателя постоянного тока, содержащее входные шины Прямой ход и Реверс в каждом канале управления управляющие элементы, включенные по мостовой схеме, входная диагональ которой подключена к источнику питания, а выходная соединена с зажимами двигателя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, быстродействия и расширения функциональных возможностей,включит противоположный, т.е. управление схемой осуществляется через элементы ИЛИ 39, 40 блоков управления и приоритета 23, 24 или непосредственно через входные шины управления 43, 44 или через шины приоритета 43, 44, Действие команд приоритета возможно только при нахождении на концевых датчиках 35, 36 (достижении максимально возможной величины отрабатываемой информации). При сходе с концевых датчиков устройство работает по командам на входных шинах.Таким образом, введение элементов И позволяет полностью исключить влияние временных характеристик элементов на работу схемы, исключить возможность возникновения короткого замыкания за счет разброса этих характеристик при реверсировании мостовых схем. Изложен- ное значительно (на два порядка и более) повышает надежность устройства по сравнению с известными, Повышение надежности устройства обеспечивается также схе 25 мой блока управления и приоритета и концевых датчиков, позволяющих снимать сигнал максимальной отработки до возникновения аварийной ситуации. Все названные элементы и связи позволяют обеспечить30 работу устройства без временной паузы между сигналами Прямой ход и Реверс, а также при условии перекрытия этих сигналов. Это расширяет функциональные возможности устройства, и повышает его35 быстродействие на величину, равную отношению Тр/Тп, где Тр - длительность входного сигнала, Тп - пауза между входными сигналами реверсирования.Изобретение позволяет осуществить его параллельное резервирование и использование в системах управления двигателями пОстоянного тока с повышенными требованиями к надежности. оно снабжено четырьмя пятивходовымиэлементами И, блоками управления и приоритета, восемью элементами запрета,двумя концевыми датчиками и двумя резисторами торможения, а в каждый изканалов управления последовательно с основными включены восемь дополнительныхуправляющих элементов, причем резисторы торможения через два последовательновключенных элемента запрета соединеныс выходными диагоналями мостовых схемуправляющих элементов и зажимами двигателя, концевые датчики которого соединены со входами блоков управления иприоритета, вторые входы которых подключены соответственно к входным шинамПрямой ход, Реверс, а их выходы подключены соответственно к первым входампервого и третьего, второго и четвертогоэлементов И, выходы всех элементов Исоединены со входами управляющих элементов соответствующих диагоналей мостовой схемы, а второй выход первого управляющего элемента соединен с третьимвходом первого элемента И, второй выход второго управляющего элемента - счетвертым входом третьего элемента И,второй выход третьего управляющего элемента - с четвертым входом четвертогоэлемента И, второй выход четвертого управляющего элемента - со вторым входомвторого элемента И, второй выход пятогоуправляющего элемента - с третьим входом третьего элемента И, второй выходшестого управляющего элемента - с четвертым входом первого элемента И, второй выход седьмого управляющего элемента - с четвертым входом второго элемента И, второй выход восьмого управляющего элемента - с третьим входом четвертого элемента И, второй выход девятогоуправляющего элемента - с пятым входомчетвертого элемента И, второй выход десятого управляющего элемента - со вторым входом четвертого элемента И, второй выход одиннадцатого управляющегоэлемента - с пятым входом третьего элемента И; второй выход двенадцатого управляющего элемента - со вторым входомтретьего элемента И, второй выход тринадцатого управляющего элемента - стретьим входом второго элемента И, второй выход четырнадцатого управляющегоэлемента - с пятый входом второго элемента И, второй выход пятнадцатого управляющего элемента - с пятым входомпервого элемента И, второй выход шестнадцатого управляющего элемента - со9 6905 вторым входом первого элемента И, прй- чем входы первого, второго, третьего и четвертого элементов запрета подключены соответственно ко второму входу первого, к пятому входу первого н четвертого, третьему входу третьего и третьему входу первого элементов И, а входы пятого и шестого, седьмого и восьмого элементов запрета попарно объединены и подключены соответственно к третьим входам 10 второго и первого элементов И.2, Устройство для реверсирования двигателя постоянного тока по п 1, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что блоки управления и приоритета содержат эле менты И, ИЛИ и НЕ, входы которых подключены к шинам приоритета и к первым входам элементов ИЛИ, подключенных своими вторыми входами к шинам Прямой ход и Реверс, а выходы элементов ИЛИ 20 97 10подключены к первым входам соответствующих элементов И, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов НЕ, а выходы - с выход-. ными шинами управления.Источники информапии,. принятые во вниьвние при экспертизе 1. Сотсков Б. С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной технизи, М., "Высшая школа, 1970, с, 137-138.2. Конев И. И. Транзисторные импульсные устройства управления электродвигателями и электромагнитными механизмами, М.-Л., "Энергия, 1964, с. 95-110.3. Косов О. А, Усилители мощности на транзисторах в режиме переключения. МЭнергия", 1964, с. 247-254, рис. 10-4 в./фяюои лоР Ре Кери Составитель Е, ЖдановРедактор И. Челкжанов Техред М.,Петко Корректор Г, Решетн Зак аз 5978/51 " "Тираж 857Подпис ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретенюВ и открытйй 113035, Москва, Ж, Раушскан набд, 45 ал ППП патент жРороду уле Про ай,46 Рыл О