Реверсивный электропривод

(5)5 Н 02 Р 5/06 ГОСУДАРСТВЕНИИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТГНИЯМ И 01 КРЫ 1 ИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ССР6.мд элРктролубокого буй. 10. с.14 -(71) Карагандинский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СМ 1206942, кл. Н 02 Р 5/06, 198Парфенов Б.М, и др. Систеприводов установок для сверхгрения, - Электротехника, 1986,16,Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в реверсивныхэлектроприводах постоянного тока, работающих в двигательных и тормозных режимах,в частности в электроприводах буровыхстанков и механизмов подачи угледобывающих комбайнов,Целью изобретения является повышение надежности электропривода.На фиг.1 представлена схема электропривода; на фиг,2 - схема задатчика интенсивности; на фиг,3 - схема второгопреобразователя полярности сигнала; нафиг,4 - временные диаграммы рабо 1 ы элементов электропривода.Электропривод содержит последовательно соединенные задатчик 1 скорости,первый преобразователь 2 полярности сигнала, эадатчик 3 интенсивности, регулятор4 скорости, второй преобразователь 5 полярности сигнала, регулятор 6 тока якоря,ЬО. 1667213(54) РЕВЕРСИВНЫИ ЭЛЕК 1 РОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах буровых станков. Цет ыю изобретения является повышение надежности электропривода. В данном устройстве обеспечивается режим торможения противовключением с ограничением максимального тока. При этом обеспечивается силовой спуск груза со стабилизацией скорости. Кроме того, исключаются режимы прерывистого тока в двигательном режиме, 1 ил. нереверсивный тиристорный преобразователь 7 якорной цепи, тормозной резистор 8, якорь 9 электродвигателя и датчик 10 скоро- а сти, подключенный к второму входу регуля- , тора 4 скорости и к входам датчика 11 ЭДС и первого логического элемента 12, датчик 13 тока якоря, соединенный с вторым входом регулятора 6 тока якоря и с входом датчика 14 нулевого тока якоря, последовательно соединенные задатчик 15 ЭДС, регу- Од лятор 16 ЭДС, ключ 17, регулятор 18 тока возбуждения, реверсивный тиристорный возбудитель 19 и обмотка 20 возбуждения, датчик 21 тока возбуждения, подключенный к второму входу регулятора 18 тока возбуждения, к входам датчика 22 нулевого тока возбуждения и формирователя 23 сигнала магнитного потока, выход регулятора 4 скорости подключен к входу фильтра 24 нижних частот, последовательно соединенного с первым компаратором 25, вторым логиче 1667213ским элементом 26, первым О-триггером 27, вторым Д-триггером 28 и третьим логическим элементом 29, второй вход которого соединен с инвертирующим выходом первого О-триггера 27, а выход - с управляющим входом ключа 17, выход задатчика 1 скорости подключен к второму входу первого логического элемента 12 и к входу второго компаратора 30, соединеного с О-входом третьего О-триггера 31 и четвертого логического элемента 32, выход которого подключен к управляющему входу эадатчика 3 интенсивности, синхронизирующий вход Р- триггера 31 соединен с выходом датчика 33 нулевой скорости, соединенного с датчиком 10 скорости, а выход третьего Р-триггера 31 соединен с входом второго логического элемента 26 и с входом пятого логического элемента 34, второй вход которого подключен к выходу второго О-триггера 28, а выход - к управляющему входу второго преобразователя 5 полярности сигнала и к входу шестого логического элемента 35, выход которого соединен с входом блока 36 управления, выход которого подключен к управляющим электродам нулевого тиристора 37, подключенного параллельно нереверсивному тиристорному преобразователю 7, и шунтирующего тиристора 38, подключенного параллельно тормозному резистору 8, выход задатчика 39 момента соединен с управляющим входом блока 40 ограничения, подключенного параллельно регулятору 4 скорости, выход формирователя 23 сигнала магнитного потока соединен с вторым входом датчика 11 ЭДС, выход когорого подключен к второму входу регулятора 16 ЭДС, выходы второго О-триггера 28 соединены с вторым и третьим входами реверсивного тиристорного возбудителя 19 обмотки возбуждения 20, синхронизирующий вход первого О-триггера 27 соединен с выходом датчика 14 нулевого тока якоря, синхрониэирующий вход второго 0-триггера 28 - с выходом датчика 22 нулевого тока возбуждения, выход первого логического элемента 12 подключен к стояночному тормозу 41, выход блока 42 выбора электрической сети - к управляющему электроду шунтирующего тиристора 38, а выход блока 43 минимального сигнала магнитного потока - к входу ключа 17, Датчики 33, 14 и 22 нулевых скоростей, тока якоря и возбуждения, компараторы 25 и 30, логические элементы 12, 26, 29, 32, 34 и 35, О-триггеры 27, 28 и 31 и их связи образуют логическое переключающее устройство 44,Компараторы 25 и 30 выполнены как одностронние ограничители сигнала.Компаратор 25 работает по алгоритму 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Овы, = 1 при Ов, = 0;Овых = 0 при Овх = О,где Овых - выходное напряжение;Овх - входное напряжение;1 - логическая "единица";0 - логический "нуль",Компаратор 30 работает по алгоритму Овых = 1 при Овх =. 0Овых = 0 при Овх = О,О-триггеры 27, 28, 31 выполнены со статическими входами синхронизации.Задатчик 1 скорости выполнен в виде двухполярного регулируемого источника опорного напряжения, Знак выходного напряжения задает направление вращения, а величина напряжения - скорость электро- привода, Задатчик 39 момента и задатчик 15 ЭДС выполнены в виде однополярных регулируемых источников опорного напряжения, Блок 43 минимального сигнала магнитного потока выполнен в виде источника опорного напряжения,Задатчик 3 интенсивности выполнен по схеме, представленной на фиг.2, и содержит источник 45 опорного напряжения, соединенный с интегратором 46, в цепи обратной связи которого установлены параллельно соединные транзисторный ограничитель 47 и полевой транзистор 48, соединенный с инвертором 49,Зона нечувствительности создается за счет падения напряжения на переходах транзисторного ограничителя 47,Первый преобразователь 2 полярностим сигнала выполнен по схеме формирователя модуля функции,Блок 40 ограничения выполнен в виде транзистора, включенного в цепь обратной связи регулятора 4 скорости,Второй преобразователь 5 полярности сигнала выполнен по схеме, представленной на фиг,3, которая состоит из двух инвертирующих операционных усилителей 50 и 51. В обратную связь усилителя 50 включен полевой транзистор 52, Датчики нулевого тока якоря, тока возбуждения и нулевой скорости 14, 22 и 33 выполнены по схемам нуль-органов. Датчик 11 ЭДС выполнен в виде блока умножения,Электропривод работает следующим образом,В исходном состоянии при включении электропривода на выходе эадатчика 1 и фильтра 24 нижних частот устанавливаются "нули", что приводит к состояниям логических элементов, укаэанным на фиг.4, в режиме исходного состояния.Так как ключ 17 замкнут, то сигнал с выхода эадатчика 15 ЭДС через регулятор 16, ключ 17, регулятор 18 поступает на воз5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 будитель 19, что приводит к появлению ока возбуждения в обмотке 20 возбуждения и появлению "нуля" на выхпде дагчика 22 ну левого тока возбуждения Состояич остальных логических элементов не изменяются.Задатчик 3 интенсивности раэблокирован. "Единица" инверсного выхода О-триг гера 28 устанавливает возбудитель 19 в положение "Спуск",В режиме подъема последовательность процессов следующая; при появлении положительного сигнала на выходе задатчика 1 на выходе комцаратора 30 - "единица". а блока 12 - "нуль", что приводит к растормаживанию стояночного тормоза 1Гак как на выходах датчи;ов 33 и 14 нулевых скорости и тока якоря "сдии . то О-триггеры 31 и 27 устаангиванся в состояние "единицы". ". диница с выхода триггера 27 и "нвь" г, в, содари ераЛ устанавливают блок 29 в полокение еди цы", ключ 17 размыкается, на выкоде блока 35 - "нуль", тиристор 37 закрывается, Тк как ключ 17 размыкается, то ток возбуждения уменьшается до нуля, на вьходе дат и. ка 22 нулевого тока возбуждения появляется "единица", что приводит к установке блоков 28 и 35 в состояние "едиица" блоков 29 и 34 - в "нуль". Г 1 ри этом единица" с выхода блока 28 устанавливает реверсивный возбудитель 19 в положение подъема, тирисгоры 37 и 38 через блок 36 открываются, блок 5 инвертирует сигнал регулятора 4 в состояние, соответствующее двигательному режиму, ключ 17 закрьвается,Сигнал управления, поступающий с выхода задатчика 1 скорости через первый преобразователь 2 полярносги сигнала, напряжение на выходе которого положительно, независимо от полярности входного напряжения поступает на базу транзисторного ограничителя 47 задатчика 3 интен. сивности, устанавливая на выходе интегратора 46 под воздействием сигнала источника 45 опорного напряжения заданную амплитуду сигнала. Сигнал с выхода интегратора 46 задатчика инвтенсивности поступает далее через регулятор 4корости на второй преобразователь 5 галярости сигнала, При наличии на за воре транзистора 52 сигнала положительной полярности он закрыт, Входной сигнал цреобрлзоваеля 5 проходит через инвертирующие операционные усилители 50, 51, и полярность напряжения на выкоде преобрлэовтэлл 5 соответствует полярости нацгяжеия на входе. Когда транзистор 52 ок 1 ы и опера ционный усилитель 50 залир цл цре образгватель 5 гц анови с инлертором, т,е. цги отрицательном напржен и на входе блока его выходное напряжение голожительно, Выходной сигнал преобразователя 5 полярности сигнала через регулятор 6 тока воздействует на нереверсивный тиристорный преобразователь 7, вызывая появление тока электродвигателя 9, Одновременно сигнал с выхода эадатчика 15 ЭДС через регулятор 16 ЭДС, ключ 17, регулятор 18 тока возбуждения поступает на реверсивный тиристорный возбудитель 19, вызывая появление тока в обмотке 20 возбуждения. Двигатель начинает разгоняться, появляется сигнал скорости, При появлении сигналов с датчиков 13, 2 1 и 1 О датчики 1 л, 27 ц 33 устанавливаются в состояние "нулей, снимая сигналы с синхронизирующих входов О-триггеров 31, 2и 28;1 ле,трог риьод р,бегает в режиме подъема.В злектроприводе. замкутом обратнымл связями по скорости и т зкучкоря, ЭДС ион, озбужден ля с гомоцьо да чиков 10, 11, 13 и 21, устаавливается заданный режим работы оцределяемыи величинами си налов задатчиков 1 скорости, 39 момента и 5 ЗДС, Б ключеие нулевого тиристора 37 в двигательном режиме позволяет исключить зону прерывистых токов.Величина максимального сигнала задатчика 15 ЭДС выбирается пропорциональной номинальой ЭДС, поэтому при работе в первой зоне регулирования регуляторы 16 и 18 ЭДС и тока возбуждения насыцены, амплитуда максимального сигнала задается соответствуоще. оминальному току возбуждения,В первой зоне в двигательном режиме обеспечивается подчинен ное регул ирование скорости и момента, причем величина уставки момента изменяется цри изменении выходного сигнала задатчика 39 момента, ограничивающего через блок 40 ограничения выходной сигнал регулятора 4 скорости,Переход во вторую зону регулирования происходит при увеличении сигнала датчика 11 ЭДС выше сигнала номинальной ЭДС, При этом обесц,чивается регулирование путем ослабления магнитного цотока С целью поддержания минимального ма нитно о цо. тока в переходных процессах гри работе гю второй зоне с выхода блока 43 на вход ключа 17 подается сигнал минимально доц,стимого магнитного потока. Для из;ерсния ЭДС используется выходной сигнал формироватегя 23 сигнала ма нитноо потока и сигналс датика 10 скорости. При ост внове злектропривода, если задагчик 1 устанавливается в положение, близкое гарлю, в цределах эоны нечувствительности задатчика 3 интенсивности, на выходе блока 30 - "нуль", который перебрасывает блок 32 в положение "единица". Состояния всех остальных логических элементов в начальный момент останова не изменяются, Логическая "единица" с выхода блока 32 поступает на инвертор 49 задатчика 3 интенсивности, сигнал с выхода которого открывает полевой транзистор 48, и напряжение на выходе интегратора 46 задатчика 3 интенсивности становится равным нулю, т,е. задатчик 3 интенсивности блокируется, Напряжение на выходе управляемого выпрямителя 7 уменьшается, Как только напряжение преобразователя становится меньше противоЭДС, управляемый выпрямитель 7 закрывается и на выходе датчика 14 устанавливается "единица".Скорость электродвигателя также уменьшается до нуля, датчик 33 устанавливается в состояние "единица", триггер 31 устанавливается в "нуль", блок 32 вследствие этого - в "нуль", блок 26 - в состояние "единица", блок 27 - в состояние "нуль", на блоке 29 - "единица", на блоке 17 - "нуль", на блоке 34 - "единица", на блоке 35 - "нуль", на блоке 12 - "единица", Вследствие такого состояния логических элементов ток возбуждения становится равным нулю (ключ 17 размыкается), сигнал датчика 22 равен "единице", что приводит к перебрасыванию триггера 28 в состояние "единицы" (положение "Спуск" ), блоков 29 и 34 - в "нуль", на блоке 35 - "единица", вновь появляется ток возбуждения, вкючается стояночный тормоз 41, т.е, электропривод устанавливается в исходное состояние, Если электропривод останавливается без нагрузки, в режиме свободного выбега, то в процессе останова, пока скорость не равна нулю, возможна ситуация, когда на выходе регулятора 4 появляется отрицательный сигнал (заданная скорость меньше фактической), на выходе фильтра 24 сигнал также отрицательный, блок 25 устанавливается в "нуль", на блоке 26 - "единица" (т,е. на блоке 31 - "единица"), и далее процесс идет в соответствии с описанным алгоритмом останова. При останове электропривода сигнал на выходе регулятора 4 становится равным "нулю", на выходе блока 25 - "единица", на блоке 31 - "нуль", в блоке 26 - "единица",В режиме "Спуск" сигнал с выхода блока 1 - отрицательный, на блоке 30 - "нуль", и состояния всех логических элементов соответствуют режиму исходное состояние (т.е. триггер 28 в положении "Спуск" ). Под действием отрицательного сигнала задатчика 1 через блок 12 растормаживается сто 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Если в процессе торможения скорость спуска становится равной или меньшей заданной скорости, то на выходах регулятора 4, а затем и фильтра 24 появляется положительный сигнал, который при увеличении ошибки скорости уменьшается, что приводит к уменьшению тормозного момента и уменьшению тока якоря. Кроме того, блоки 25 и 26 переключаются в положение "единица" и, при достижении током якоря нулевого значения, переключаются триггер 27, блок 29 и размыкается ключ 17, ток возбуждения уменьшается до нуля, при достижении током возбуждения нуля переключается триггер 28, реверсируется возбудитель 19, переключаются блоки 34 и 35, переключая полярность выходного сигнала преобразователя 5 и открывая нулевой тиристор 37, При появлении тока возбуждения электро- привод переходит из генераторного режима в двигательный,При электроснабжении электропривода от промышленной электрической сети выходной сигнал блока 42 выбора электрической сети устанавливается в положение логической "единицы" и тормозной резистор 8 постоянно зашунтирован тормозным яночный тормоз 41 и электропривод разгоняется в двигательном режиме до заданной скорости.Если в процессе спуска под действием груза электродвигатель разгоняется до скорости больше заданной, то управляемый выпрямитель 7 закрывается (противоЭДС больше, чем напряжение управляемого выпрямителя) и на выходе датчика 14 формируется "единица", а при устойчивом превышении скорости больше заданной (т,е. при появлении отрицательной постоянной составляющей на выходе фильтра 24) на выходе блока 25 формируется "нуль", в блоке 26 - "нуль", в блоке 27 - "единица", в блоке 29 - единица и ключ 17 размыкается. Это приводит к уменьшению тока возбуждения до нуля и появлению "единицы" на выходе датчика 22, к установке на выходе блока 28 "единицы" и реверсу возбудителя 19 при нуле тока возбуждения, к установке блока 29 в "нуль" и к замыканию ключа 17, т,е. к появлению задающего сигнала на входе регулятора 18, к установке блока 34 - в состояние "единица", а блока 35 - в состояние "нуль", в результате чего изменяется полярность сигнала преобразователя 5 и закрывается тиристор 37, затем появляется ток обмотки возбуждения и управляемый выпрямитель рекуперирует энергию в сеть, электродвигатель переходит в генераторный режим и развивает тормозной момент.5 10 15 тиристором 38, открытым за счет выходного сигнала блока 42, Это позволяет применять в тормозных режимах рекуперацию энергии в сеть,При электроснабжении от дизельных агрегатов выходной сигнал блока 42 устанавливается в состояние логического "нуля". В этом режиме работы при силовом спуске одновременно с закрытием нулевого тиристора 37 закрывается шунтирующий тиристор 38 и электропривод тормозится в режиме противовключения, а ток якоря ограничивается тормозным резистром 8, При переходе от тормозного в двигательный режим шунтирующий тиристор 38 открывается одновременно с нулевым тиристором 37. Если в режиме спуска производится реверс, то полярность сигнала задатчика 1 изменяется с положительной на отрицательную, блоки 30 и 32 переключаются в положение "единица", шунтируется выходной сигнал задатчика 3 интенсивности, ток якоря уменьшается до нуля, на выходе датчика 14 - "единица", уменьашается до нуля скорость, на выходе датчика 33 - "единица"После появления "единицы" на выходе датчика 33 последовательность переключения логических элементов и процесс работы электропривода аналогичны режиму подъема.Если реверс производится в режиме подъема, то до остановки электродвигателя 9 процесс развивается аналогично режиму "Останов при подъеме", а далее - аналогично режиму спуска.Таким образом, использование фильтра 24 нижних частот, исключающего возможность ложных переключений логического переключающего устройства 44, использование нулевого тиристора 37, отключающегося в тормозных режимах и позволяющего исключить режимы прерывистого тока в двигательных режимах, а также применение одной и той же структуры электропривода при работе от электрической сети и от автономного источника электроснабжения повышает надежность реверсивного электропривода.Формула изобретения Реверсивный электропривод, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные задатчик скорости, первый преобразователь полярности сигнала, задатчик интенсивности, регулятор скорости с подключенным параллельнэ блоком ограничения, второй преобразователь полярности сигнала, регулятор тока, нереверсивный тиристорный преобразователь, датчик скорости, соединенный с входом регулятора 20 25 30 35 40 45 50 55 скорости, датчик тока якоря, подключенный к входу регулятора тока, последовательно соединенные задатчик ЭДС, регулятор ЭДС, ключ, регулятор тока возбуждения, реверсивный тиристрорный возбудитель, подключенный к обмотке возбуждения, датчик тока возбуждения, подключенный к входу регулятора тока возбуждения, датчик ЭДС, выход которого подключен к регулятору ЭДС, один вход - к датчику скорости, а другой вход через формирователь сигнала магнитного потока - к датчику тока возбуждения, логическое переключающее устройство, входы которого соединены с задатчиком скорости, датчиком скорости и датчиком тока возбуждения, а выход соединен с ключом, задатчик момента, тормозной резистор, блок управлс 1 я и стояночный тормоз, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены фильтр нижних частот, шунтирующий и нулевой тиристоры, блок выбора электрической сети и блок минимального сигнала магнитного потока,причем задатчик интенсивности выполнен с зоной нечувствительности, логическое переключающее устройство содержит первый логический элемента И-НЕ, последовательно соединенные первый компаратор, второй логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый О-триггер, инверсный выход которого подключен к входам третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второго О-триггера, второй компаратор. входом соединенный с выходом задатчика скорости, а выходом - с четвертым логическим элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и третьим О-триггером, второй вход которого подключен к датчику нулевой скорости, а выход - к вторым входам второго и четвертого логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и к входу пятого логического элемента ИСКЛЮЩАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом второго преобразователя полярности сигнала и с шестым логическим элементом НЕ, а второй вход - с прямым выходом второго О-триггера, подключенного также к второму входу третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и к второму входу реверсивного тиристорного возбудителя, инверсный выход второго О-триггера соединен с третьим входом реверсивного тиристорного возбудителя, а второй вход второго О-триггера подключен к датчику нулевого тока возбуждения, соединенного с датчиком тока возбуждения, второй вход первого О-триггера соединен с датчиком нулевого тока якоря, подключенного к датчику тока якоря, вход датчика нулевой скоростисоединен с выходом датчика скорости, выходтретьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к ключу, выход четвертого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - к управляющему входу за датчика интенсивности, выход шестого логического элемента НЕ - к входу блока управления, соединенного с управляющими эЛектродами шунтирующего и нулевого тиристоров, управляющий электрод шунтиру ющего тиристора подключен также к блоку выбора электрической сети, между силовым выводом нереверсивного тиристорного преобразователя и выводом якорной обмотки включены параллельно соединенные тормозной резистор и шунтирующий тиристор, параллельно нереверсивному тиристорному преобразователю подключен нулевой тиристрор, выход первого логического элемента И-НЕ соединен со стояночным тормозом, а входы - с задатчиком и датчиком скорости, вход фильтра нижних частот подключены к выходу регулятора скорости, а выход - к первому компаратору, задатчик момента соединен с входом блока ограничения, а блок минимального сигнала магнит- НОГО потока - с входом ключа,