DD151680A1

DD151680A1 - Schaltungsanordnung zur havariebremsung fuer drehzahlgeregelte gleichstromantriebe

Info

Publication number: DD151680A1
Application number: DD22201980A
Authority: DD
Inventors: Hans-Juergen Bause; Michael Slanina
Original assignee: Bause Hans Juergen; Michael Slanina
Priority date: 1980-06-20
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1981-10-28

Abstract

Eine Schaltungsanordnung zur Havariebremsung fuer drehzahlgeregelte Gleichstromantriebe fuer elektrische Stellenantriebe insbesondere fuer Be- und Verarbeitungsmaschinen soll deren Sicherheit erhoehen ohne ihr dynamisches Verhalten zu beeintraechtigen.Dazu soll der ueber einen Gleichstrom- oder Gleichspannungszwischenkreis gespeiste Stellenantrieb,der mit einem Abschaltkreis, einem Messglied zur Erfassung des Stromistwertes und einem Schwellwertschalter verbunden ist,staendig auf Havariezustand ueberwacht und die Abbremsung ohne zeitliche Verzoegerung ausgeloest werden.Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass der Ausgang eines Messgliedes zur Erfassung des induktiven Ankerspannungsabfalles zusammen mit dem Ausgang eines Messgliedes zur Erfassung des ohmschen Ankerspannungsabfalles auf den Subtrahenteneingang und der Ausgang des Messgliedes der Ankerklemmspannung auf den Minuendeneingang einer Subtraktionsschaltung gefuehrt ist, von deren Ausgangssignal ab einer bestimmten Hoehe der Abschaltkreis ausgeloest wird.

Description

Hans-Jürgen Bause Dipl.-Ing, Michael Slanina Ing.

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Titel der Erfindung

Schaltungsanordnung zur Havariebremaung für drehzahlgeregelte Gleichatromantriebe

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft drehzahlgeregelte, elektrische Antriebe mit konstant erregten, über einen Gleichspannungsoder Gleichatrorazwischenkreis durch pulsmodulierte Signale gespeiste Nebenschlußmotoren. Solche Antriebe werden insbesondere als Stellantriebe an Be- und Verarbeitungsmaschinen eingesetzt, bei denen hohe Genauigkeits- und Sicherheitaanforderungen gestellt werden. Um dies zu gewährleisten, müssen Havariefälle ohne Zeitverlust erkannt und beseitigt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, ein drehzahlgeregeltes Antriebssystem mit einer Fehlerwächterschaltung auszustatten. Damit wird das Drehzahlaollwertaignal mit dem Drehzahlistwertsignal verglichen und beim Überschreiten einer vorgegebenen Differenz

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ι ίπ ("M o Q π... <": Γ: C Q ' '-

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zwiachen beiden Signalen wird der Motor abgebremst oder verlangsamt (DE-OS 20 21 50?).

Eine weitere Lösung (DD-WP H 02 H/211 911) überwacht außer der Soll-Iat-Wert-Differenz der Drehzahl auch die Arbeitsweise des Tachogeneratora und verschiedener Bauelemente des Regelkreises.

Die Nachteile dieser Lösungen bestehen darin, daß die zulässige Differenz zwischen Soll- und Istwertsignal zur Sicherung einer hohen Dynamik dea Antriebes möglichat groß, zum schnellen Erkennen von Havariezuständen jedoch niedrig gehalten werden soll. Für die Dauer einer Reversierzeit, in der der Motor von der maximal zulässigen Drehzahl in einer Richtung auf die maximal zulässige Drehzahl in der anderen Richtung abgebremst und wieder beschleunigt werden kann, und einer zusätzlichen Toleranzeit ist dabei die Havarieerkennung und -beseitigung abgeschaltet, da solche Fälle der normalen Betriebsweise des Motors entsprechen. Eine Beschleunigung bei gleicher Drehrichtung über die ääe© maximal zulässige Drehzahl hinaus wird dadurch zu spät erkannt. Desweiteren sind diese Überwachungachaltungen ao aufgebaut, daß bei erkannter Havarie immer nur der betreffende Antrieb abgebremst oder stillgesetzt wird. An mehrachaigen Be- und Verarbeitungsmaschinen treten dadurch Bearbeitungsfehler auf, da die Antriebe der anderen Achsen weiterarbeiten.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt eine Erhöhung der Sicherheit bei drehzahlgeregelten Gleichatromstellantrieben, durch die deren dynamisches Verhalten nicht beeinträchtigt wird.

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Darlegung des Weasns der Erfindung

Der Erfindung-liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungaanordnung zur Havariebremsung von über einen Gleichatrom- oder Gleichapannungazwiachenkreia gespeisten, drehzahlgeregelten elektriachen Stellantrieben mit konatant erregten Nebepachlußmotoren mit einem Meßglied zur Erfaaaung dea Stromistwertes, einer Subtraktionaach'altung, einem Schwellwertschalter und einem Abschaltkreia zu achaffen, die deasen Betrieb auf Havariezuatand atändig überwacht, einen aolchen ohne zeitliche Verzögerung erkennt und die Abbremsung aualöst.

Erfindungagemäß wird dieae Aufgabe dadurch gelöst, daß der Auagang einea Meßgliedes zur Erfaaaung dea induktiven Ankerapannung3abfalle3 zusammen mit dem Auagang einea Meßgliedes zur Erfassung dea ohmachen Ankerapannungaabfalles

auf den Subtrahenteneingang und der Ausgang dea Meßgliedes für die Ankerklemmenspannung auf den Minuendeneingang der Subtraktionaachaltung geführt aind, deren Auagang mit dem bipolaren Schwellwertschalter verbunden iat, an den der Aualöseeingang des Abschaltkreises angeschloaaen ist. Gemäß weiterer Auabildung 1st die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied zur Erfaasung dea induktiven Ankerspannungsabfalles aua dem Meßglied zur Erfasaung der Ankerklemmenapannung und einem nachgeschalteten Kondenaator beateht. Daa Meßglied zur Erfaaaung des ohraschen Spannungaabfallea iat ein Operationsverstärker, an dessen Eingänge die Stromiatvjerterfaaaungsglieder für je eine Drehrichtung angeachloasen aind. Der Abschaltkreia beateht aua einem Thyristor der in Reihe mit einem Schutzwiderstand zwiachen die. Gleichspannungaklemmen geschaltet ist, auf den die Drehstromleiter über Sicherungen und 'Entkopplungsdioden zum direkten kurzschließen geführt aind. Die von dem Gleichstrom- bzw. Gleichspannungszwischenkreis gelieferte, pulslängenmodulierte Spannung liegt am Anker des Gleichstrom-

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motora an und wird dort gemeaaen. Der induktive-Spannungsabfall wird von dem Kondenaator ausgesiebt und zusammen mit dem aus dem Stromiatwert gewonnenen ohmschen Spannungsabfall durch die Subtraktionsschaltung von der Klemmenspannung aubtrahiert. Eine Abweichung über den der Maximaldrehzahl entaprechenden Schwellwert bringt den Schwellwertschalter zum Ansprechen, der dann den Thyristor zündet. Dadurch werden die Drehatromleiter kurzgeachloaaen und die Sicherungen zum Ansprechen gebracht. Die danach vom Motoranker infolge dessen Massenträgheit gelieferte Spannung wird über dem Schutzwiderstand bis zum völligen Stillstand des Ankers in Wärme umgewandelt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an'einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung ist das Schaltbild dargestellt.

Die Leiter R, S, T eine3 Drehatromnetzea sind über die Sicherungen F 1 bia P 3 auf einen Gleichspannungazwiachenkreis ZV/KR geführt. Dieaer Gleichapannungazwiachenkreis ZWKR beateht aus einer Gleichrichterbrücken3chaltung mit den Dioden V 1 bis V 6, einem an den Gleichspannungsausgangsklemmen über einen Schutzwiderstand R_ angeschlossenen Thyristor V 10, der kathodenaeitig mit dem negativen Anschluß der Gleichrichterbrücke V 1 bia V 6 verbunden ist und dessen Anode mit den Kathoden von drei weiteren Dioden V 7 bis V 9 verbunden ist, deren Anoden über die Sicherungen F 1 bis F 3 mit den Drehstromleitern R, S, T verbunden sind. An die Ausgangsklemmen des Gleichapannungazwiachenkreiaea ZWKR ist eine Brückenschaltung mit den Schaltern S 1 bis S 4 angeachlosaen in deren Diagonalzweig der Anker M einea Gleichstromnebenschlußmotors angeordnet iat. In den Brükkenlängazweigen iat je ein Widerstand Roy *, Rgj ₂ ^ala Meßglied für den Stromiatwert eingefügt. Parallel zu den

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Schaltern S 1 bis S 4 ist je eine Rückstromdiode V 11 bis V 14 angeschlossen. Von.den Bürsten des Ankers M ist je ein Spannungsteiler R 1/R 2; R 3/R 4 auf Masaepotential geführt deren Mittelabgriffe mit je einem Eingang +/-eines ersten Operationsverstärkers OV 1 verbunden sind. Die Erregerwicklung |> wird von einem Strom konstanter Stärke durchflossen. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers OV 1 ist über ein RC-Glied R 6, C auf den negativen Eingang eines zweiten Operationsverstärkers OV 2 und über einen Widerstand R 8, der mit einem an Massepotential angeschlossenen Widerstand R 9 einen Spannungsleiter bildet, auf dessen positiven Eingang geführt. Die potentialhöheren Anschlüsse der Widerstände R_g, ., R_gI „ zur Messung des Stromistwertes sind mit je einem Eingang eines dritten Operationsverstärkers OV 3 verbunden, dessen Ausgang über einen Widerstand R 10 an den negativen Eingang des zweiten Operationsverstärkers OV 2 angeschlossen ist. Der Ausgang des ersten Operationsverstärkers OV 1 ist über einen Widerstand R 5 und der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers OV 2 ist über einen Widerstand R 7 auf den eigenen negativen Eingang rückgekoppelt. Der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers OV 2 ist auf einen Schwellwertschalter SY/ geführt, an dessen Ausgang die Zündelektrode des Thyristors V 10 angeschlossen ist.

Der Anker M des Gleichstrommotors wird je nach geforderter Drehrichtung von den Schaltern S 1, S 4 oder den Schaltern S 2, S 3 impulsweise angesteuert. Die Ankerklemmenspannung wird von dem ersten Operationsverstärker OV 1 an den Mittelabgriffen der Spannungaleiter mit den Widerständen R 1/R 2, R 3,/R 4 erfaßt und dem positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkers OV 2 zugeführt. Über die RC-Kombination R 6/C wird der induktive Spannungsabfall am Anker ausgesiebt und zusammen mit dem ohmschen Spannungsabfall der aus dem über den V/iderständen Ro-T₁ > L_Tp gemessenen Strom-

istwert von dem dritten Operationsverstärker OV 3 erfaßt wird, dem negativen Eingang des zweiten Operationsverstärkers OV 2 zugeführt. Der zweite Operationsverstärker OV subtrahiert diese beiden Spannungsabfälle von der Ankerklemmenspannung. Daraus ergibt sich die wirksame EMK. Bei konstanter·Erregung ist diese proportional der Drehzahl des Motors, die somit vom Ausgang des zweiten Operationsverstärkers OV 2 am Eingang des Schwellwertschalters SW anliegt. Wird ein mit dem Schwellwertschalter SW der bipolar arbeitet, vorwählbarer Wert, an dem der Havariefall einsetzt, überschritten, spricht dieser an und zündet den Thyristor V 10. Damit sind die Drehstromleiter R, S, T kurzgeschlossen, die Sicherungen P 1 bis P 3 sprechen an und trennen den Gleichspannungszwischenkreis ZWKR vom Drehstromnetz. Die im Motor M infolge des Nachlaufens des Ankers erzeugte Spannung wird über dem Schutzwiderstand R in Wärme umgewandelt, da der Thyristor V 10 weiterhin durchgesteuert ist. Durch diese Belastung wird der Motor M abgebremst.

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Schaltungaanordnung zur Havarie"bremaung bei drehzahlgeregelten Gleichstromantrieben mit einem konstant erregten Nebenschlußmotor, einem Meßglied für die Ankerklemmenapannung, einer Subtraktionsschaltung, einem bipolaren Schwellwertschalter und einem Abachaltkreis, gekennzeichnet dadurch, daß der Äu-ägang eines Meßgliedes (OV 1/C) ♦ zur Erfassung dea induktiven Ankerapannungaabfalles zusammen mit dem Ausgang eines Meßgliedes (07 3) zur Erfassung des ohmachen Ankerapannungsabfalles auf den Subtrahenteneingang (-) und der Ausgang des Meßgliedes (OV

1) für die Ankerklemmenapannung auf den Minuendeneingang ( + ) der Subtrakt.ionsschaltung (OV 2) geführt sind, deren Ausgang mit dem bipolaren Schwellwertschalter (SW) verbunden ist, an den der Au3löseeingang des Abachaltkreises angeschlossen ist.
2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßglied (OV 1/C) zur Erfassung des induktiven Ankerspannungsabfallea aus dem Meßglied (OV 1 ) zur Erfassung der Ankerklemmenspannung und einem nachgeschalteten Kondensator (C) besteht.
3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßglied (OV 3) zur Erfassung des ohmachen Spannungsabfalles ein Operationsverstärker ist, an dessen Eingänge die Stromiatwerterfaaaungaglieder für je eine Drehrichtung angeschloasen sind.
4. Schaltungaanordnung nach Punkt .1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Abschaltkreis aus einem, mit einem Schutzwiderstand (Rg) in Reihe zwischen die Gleichspannungaklemmen geschalteten Thyristor (V 10) besteht, auf den die Drehstromleiter (R, S, T) über Sicherungen und Entkopplungsdioden (V 7 bis V 8) zum direkten Kurzschließen geführt sind.

- Hierzu >/f Blatt Zeichnungen -