SU1073867A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Abstract

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содерхсаций электродвигатель и последовательно соединенные источник задани , узел сравнени , регул тор частоты враидени . Формирователь импульсов управлени , усилитель мс дности с четырьм  управл гацими входами, выход которого под-ключен к электродвигателю, тахогенератор , выход которого подключен к второму входу узла сравнени , ключ, один выход которого подсоединен к входу регул тора частотн вращени , а другой - к его выходу, пороговый элемент с гегулируемой зоной нечувствительности и источник питани  с общей шиной, о т ли ч аю щ и и с   тем, что, с иелью поВ1шени  надежности, в него введены узлы запрета, включенные меуэду формировате 1ем импульсов управлени  и управл ющими входами усилител  мощности, два диода, конденсатор, три резистора, узел запуска, элемент К-НЕ, инвертор и элемент задержки переднего фронта импульса , а источник питани  выполнен в виде выпр мител  и стабилизатора напр жени , причем катод первого диода, зажимы первого и второго резисторов, анод второго диода подключены к положительному полюсу выпр мител , анод первого диода , второй зажим первого резистора , одна из обкладок конденсатора и зажим третьего резистора подключены к входу порогового элемента с регулируемой зоной нечувствительности , катод второго диода подключен к положительному входу стабилизатора напр жени , второй, зажим второго резистора и втора  обкладка конденсатора подключены к о&цей шине, второй зажим третьего резистора подключен к отрицательному выводу стабилизатора напр жени , к выходу порогового элемента с регулируемой зоной нечувствиi тельности последовательно подключены элемент И-НЕ, инвертор и эле (Л мент задержки переднего фронта импульса, выход которого подключен к управл кцим входам ключа и узлов запрета, к второму входу элемента- К-НЕ подключен выход узла запуска, один вход которого подключен к выходу инвертора, а второй - к положительному выводу стабилизато-j ра напр жени . -ч| 2. Электропривод по п. 1, о т со личающийс  тем, что элемент задержки переднего фронта им00 пульса содержит резистор, конденсась тор, диод, пороговьй элемент и схе-. му совпадени , причем:первый зажим -ч резистора, катод диода и первый вход схемы совпадени  соединены с входом узла задержки переднего фронта импульса, второй зажим резистора , анод диода и одна из обкладок конденсатора соединены с входом порогового элемента, втора  обкладка конденсатора соединена с общей шиной, выход порогового элемента соединен с вторым входом схемы совпадени , а выход схемы совпа .дени   вл етс  выходом элемента задержки переднего фронта импульса.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в широкорегулируемых и след щих электроприводах посто нного тока, в средствах активного контрол , в роботах, манипул торах, в механиэмах подач.

Известен электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель и последовательно соединенные источник задани , узел сравнени , регул тор частоты вращени , формирователь импульсов зтравлени , усилитель мощности с четырьм  управл к щими входами, два управл ющих входа которого подключены к вьтходу Лормировател  имгульсов, тахогенератор, выход которого подключен к второму входу сравнени , ключ, один выход которого подсоединен к входу регул тора частоты вращени , а другой к его выходу, выпр митель, вьтеоди которого соединены с соответствугадими входами стабилизатора напр жени  Электропривод производит замнкание регул тора частоты вращени  на фиксированное врем , равное времени переходных процессов в электро .приводе, вызванных включением сети, исключает накопление зар да на корректирунадей емкости регул тора частоты вращени  и проворот вала двигател  при включении С13.

Недостатком этого электропривода  вл етс  низка  надежность, так как закорачивание регул тора частоты вручени  при включении сети не устран ет вредное вли ние переходных процессов в других узлах схемы. Кроме того, данна  схема не учитывает вли ние переходных процессов в электроприводе при включении сети и обрыве фазы и неустойчивость работы его отдельных элементов и узлов при понижении и повышении сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемсжу  вл етс  электропривод, содержащий электродвигатель и последовательно соединен ные источник задани , узел сравнени  .регул тор частоты вращени , формирователь импульсов управлени , усилитель мощности с четьтрьм  управл ющим входами, выход которого подключен к электродвигателю, тахогенератор, вых которого подключен к второму входу узла сравнени , ключ, один.выход которого подсоединен к входу регул тора частоты вращени , а другой - к его выходу, пороговый элемент с регулируемой зоной нечувствительности и источник питани  с общей шиной l2J

Недостатком этого электропривода  вл етс  низка  надежность, обусловленна  тем, что временна  задержка, играюща  положительную роль в защите электропривода при включений сети

задерживает на определенное врем  информацию об изменении параметров сети, что исключает срабатывание в нужный момент порогового элемента а это, в свою очередь, может привести , к.изменению выходных параметров элементов и узлов схемы, выходу их из стро  или срыву в управлении. Крме того, указанный привод ненадежен ввиду того, что не обеспечиваетс  запирание всех каналов усилител  мощности при включении сети и не учтываетс  вредное вли ние переходных процессов в приводе при выключении сети, что может привести к выходу из стро  отдельных элементов.

Цель изобретени  - повьцтюние надежности электропривода.

Поставленна  цель достигаетс  те что в электропривод посто нного ток содержащий электродвигатель и последовательно соединенные источник ;задани , узел сравнени , регул тор частоты вращени , формирователь импульсов управлени , усилитель мощности с четырьм  управл ющими входами , выход которого подключен к электродвигателюу тахогенератор, выход которого подключен к второму входу узла сравнени , ключ, один выход ксггорого подсоединен к входу регул тора частоты вращени , а другой - к его выходу, пороговый элемент с регулируемой зоной нечувствительности и источник питани  с общей шиной, дополнительно введены узлы запрета, включенные мекду формирователем импульсов управлени  и управл ющими входами усилител  мощности, два диода, конденсатор, три резистора, узел запуска, элемент И-НЕ, инвертор и элемент задержки переднего фронта импульс.а, а источник питани  выполнен в виде выпр мител  и стабилизатора напр жени , причем катод первого диода, анод второго диода, зажимы первого и второго резисторов подключены к положительному полюсу выпр мител , второй зажим первого резистора, зажим третьего резистора, одна из обкладок конденсатора и анод первого диода подключены к входу по рогового элемента с регулируемой зоной нечувствительности, второй зажим второго резистора и втора 

обкладка конденсатора подключены к общей шине, катод второго диода подключен к положительному вводу стабилизатора напр жени , второй зажим третьего резистора подключен к отрицательн «у выводу стг1билизатора напр жени , к выходу порогового элемента с регулируемой зоной нечувствительности последовательно подключены элемент И-НЕ, инвертор и элемент задержки переднего фронта импульса, выход которого подключен к управл шцим входам ключа и узлов запрета, к второму входу элемента И-НЕ подключен выход узла запуска, один вход которого подключен к выходу инвертора, а второй - к положительному выводу стабилизатора напр жени . Кроме того, элемент задержки пер него фронта импульса содержит резистор , конденсатор диод, пороговнй элемент и схему совпадени , причем -первый зажим резистора, катод диода и первый вход схемы совпадени  соединены с входом узла задержки переднего фронта импульса, второй зажим резистора, анод диода и одна из обкладок конденсатора соединены с входом порогового элемента, втора  обкладка конденсатора соединена с оацей шиной, выход порогового эле мента соединен с вторым входом схемы совпадени , а выход схемы совпадени   вл етс  вькодом элемента задержки переднего фронта импульса. На фиг. 1 представлена схема уст ройства; на фиг.2 - схема узла задержки переднего фронта импульса; на фиг. 3-5 - диаграммы, по сн кщие работу устройства. Электропривод содержит электродвигатель 1 и последовательно соединенные источник 2 задани , узел 3 сравнени , регул тор 4 частоты вращени , формирователь 5 импульсов управлени , усилитель 6 мощности с управл ющими входами, выход которого подключен.к электродвигателю 1, тахогенератор 7, вькод которого подключен к второму входу узла 3 сравнени , ключ 8, один выход которого подсоединен к входу регул тора 4 частоты вращени , а другой к его выходу. Кроме того, электропривод содержит источник питани , вьшолненный в виде выпр мител  9 и стабилизатора 10 напр жени , а катод диода 11, зажимы резисторов 12 и 13, анод диода 14 подключены к положительному полюсу выпр мител  9, анод диода 11 второй зажим резистора 12, одна из обкладок конденсатора 15 и зажим резистора 16 подключены к входу порогового элемента 17 с регулируемой зоной нечувствительности, диода 14 подключен к положительному /входу стабилизатора 10 напр жени , второй зажим резистора 13 и втора  обкладка конденсатора 15 подключены к общей шине, второй зажим резистора 16 подключен к отрицательному Bt . воду стабилизатора 10 .напр жени , к выходу порогового элемента 17с регулируемой зоной нечувствительности последовательно подключены элемент И-НЕ 18, инвертор 19 и элемент 20 задержки переднего фронта импульса, выход которого подключен к управл гадим входам ключа 8 и узлов 21-24 запрета, включенным между формирователем 5 импульсов управлени  и управл ющими входами усилител  6 мощности, к второму входу элемента И-НЕ 18 подключен внход узла 5 запуска, один вход которого подключен к выходу инвертора 19, а второй - к положительному вьшоду стабилизатора 10 напр жени . Элемент 20 задержки переднего фронта импульса содержит резистор 26, конденсатор 27, пороговый элемент 28, схему 29 совпадени  и диод 30, причем первый зажим резисто ра 26, катод диода 30 и первьтй вход схемы 29 совпадени  соединены с входом элемента 20 задерлски переднего фронта импульса, второй зажим резистора 26, анод диода 30 и одна из обкладок конденсатора 27 соединены с входом порогового элемента 28, .втора  обкладка конденсатора 27 соединена с общей миной, порогового элемента 28 соединен с вторым входом 29 совпадени , а выход схемы 29 совпадени   вл етс  выходом элемента 20 задержки переднего фронта импульса. Электропривод работает следу щим образом. Разностный сигнал источника 2 задани  и тахoreнератора 7, выдел емый на узле 3 сравнени , усиливаетс  регул тором 4 частоты вращени  и поступает на формирователь 5 импульсов управлени , формирующий импульсы, скважность которых пропорциональна амплитуде управл ющего сигнала. Далее импульсы через узлы 21-24 запрета поступают на усилитель б мощности и с него на двигатель 1. При включении питающей сети (фиг.3-5) с положительного полюса выпр мител  9, разв занного от фильтрующей емкости стабилизатора 10 диодом 14, через резистор 12 поступает нестабилизированное напр жение положительной пол рности (фиг.3-5а) на вход порогового элемента 17 с регулируемой зоной нечувствительности (фиг.3-56). Пороги срабатывани  порогового элемента 17 выставл ютс  соответственно приведенным значени м максимально и минимально допустимых напр жений питающей сети, а напр жение UQ рабочей точки - приведенному значению номинального напр жени  сети с помощью резистора 16. Конденсатор 15 совместно с резистором 12 выполн ет роль фильтра, посто нна  времени разр да которого во много 5 меньше посто нной времени стабилизаторэ 10 напр жени , питакщего все узлы схемы управлени  и посто нной времени фильтра питани  усили тел  б мощности. Таким образом, при включении электропривода и номинальном напр  жении сети пороговый элемент 17 с регулируемой зоной нечувствительности вырабатывает логическую единицу , поступающую на один из входов элемента И-НЕ 18. Одновременно на. другой его вход поступает единичный импульс с узла 25 запуска. Последний собран таким образом, что при поступлении на один из его входов положительного напр жени  питани  в момент включени  сети он вьщает одиночный положительный импульс, который компенсирует задержку элементами И-НЕ 18 и инвертором 19 переднего фронта сигнала. Через второй его вход, гальванически св занный с выходом, сигнал проходит беэ логического изменени . Как видно из графиков, данна  обратна  св зь с узлом 25 запуска обеспечивает на выходе инвертора 19 логическую единицу как в момент включени  сети, так и в процессе дальнейшей работы электропривода при условии, что напр жение находитс  в допустимых пре делах {фиг.3-5д). Далее элемент 20 задержки переднего фронта импульса задерживает передний фронт входного сигнала (перепад от нул  до единицы ) И удерживает запирание регул тора 4 частоты вращени  с помогпью ключа 6 и четыре канала усилител  6 мощности посредством узлов 21-24 запрета на врем  переходных процессов в электроприводе при включении сети (фиг.3-5е) на врем  tja. При поступлении на вход эоемента 20 задержки переднего фронта импульса конденсатор 27 зар жаетс  через резистор 26. Посто нна  времени зар да выбираетс  таким образом, чтобы она равн лась или была больше времени переходных процессов в различных узлах электро привода. После зар да конденсатора 27 срабатывает пороговый элемент 28 . и открываетс  схема 29 совпадени , так как на другой ее вход уже посту пил :имйульс со входа .с Задний фрон импульса отрабатываетс  схемой сразу , так как при исчезновении положи тельного напр жени  на первом входе схемы 29 совпадени , св занной с входом всего узла, она мгновенно возвращаетс  в нулевое состо ние. Диод 30 в этом случае разр жает конденсатор 27 до нул  и возвращает всю схему в исходное состо ние. При понижении или повы;1ений напр жени  сети сверх допустимых пре делов пороговый элемент 17 с регул руемой зоной нечувствительности вы- . дает логический ноль {фиг.3,4г), который передаетс  на элемент 20 задержки переднего фронта импульса и отрабатываетс  без задержки, так как перепад входного сигнала от единицы до нул   вл етс  задним фронтом входного сигнала. Таким образом, на регул тор частоты вращени  и четыре канала усилител  мопности поступаент команда на запирание. Как видно из графиков при понижении или повыь- ении напр жени  сети сверх допустимых пределов быстроействие запирани  электропривода зависит от времени разр да рдэ и зар да 5д роответственно конденсатора 15 (фиг.3,). В обоих случа х это врем  значительно меньше посто нной времени фильтра стабилизатора 10 напр жени  (фиг.3г4в) и фильтра усилител  6 мощности. Элемент И-НЕ 18, инвертор 19 , и узел 25 запуска выполн ют роль электронной защелки. При повышении или понижении напр жени  сети сверх допустимых пределов логический ноль с инвертора 19 через узел 25 запуска поступает на второй вход элемента И-НЕ 18f Теперь даже при установке номинальных значений сети на выходе инвертора 19 - логический ноль, который удерживает электропривод в отключенном состо нии. Данна  защелка особенно важна при кратковременных провалах напр жени  сети, которые вызывают срывы в управлении электропривода. При обрыве фазы питающей сети, в момент отсутстви  напр жени  указанной фазы, отпираетс  диод 11 и происходит разр д конденсатора 15 через резистор 13 на ойцую мину. Так как зар д конденсатора 15 происходит через резистор 12, а разр д через резистор 13 и резистора 13 выбрана меньше практически на пор док величины резистора 12, т.е. разр д происходит на пор док быстрее« чем зар д, то обрыв фазы питаквдей сети приводит к значительному (более 30li) снижению напр жени  на конденсаторе 15, поэтому работа электропривода при обрыве фазы питающей сети аналогична работе при недопустимом понижении напр жени  питающей сети. При выключении сети(фиг.5) напр жение на силовом источнике питани  и стабилизаторе 10 напр жени , питакщего управление, спадает медленно йзт-за емкостей фильтров (фиг.5в). Это особенно опасно дл  транзисторных и транзисторно-тиристорных электроприводов, в котррых медленное спадание амплитуды управл кгпих импульсов может привести к выводу силовых транзисторов из зоны насыщени  в активную зону, что сразу приводитк выходу транзистора из стро .

При выключении сети конденсатор 15 разр жаетс  через диод 11 и резистор 13 на нулевую шину. Таким образом, в момент выключени  сети напр жение на входе порогового элемента 17 с регулируемой зоной нечувствительности (фиг.56) падает значительно быстрее, чем на силовом

источнике и стабилизаторе 10 напр жени , а следовательно, запирание электропривода по управлению и закрывание ключей происходит на пор док быстрее их выхода из насыцени  (фиг.5е).

Таким образом, предлагаема  схема значительно повыиает нгщежность путем увеличени  быстродействи  запирани  электропривода в режимах переходных процессов при включении и выключении сети и аварийных режимах при изменении параметров сети

гб

0-4

iltf JttMl mM li

Vcp

us . Ue

Uepi

4z

r

/

Claims (2)

1. - 1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель и последовательно соединенные источник задания, узел сравнения, регулятор частоты вращения, формирователь импульсов управления, усилитель мощности с четырьмя управляющими входами, выход которого под-ключен к электродвигателю, тахогенератор, выход которого подключен к второму входу узла сравнения, ключ, Один выход которого подсоединен к входу регулятора частоты вращения, а другой - к его выходу, пороговый элемент с регулируемой зоной нечувствительности й источник питания с общей шиной, о т ли ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены узлы запрета, включенные между формирователем импульсов управления и управляющими входами усилителя мощности, два диода, конденсатор, три резистора, узел запуска, элемент И-НЕ, инвертор и элемент задержки переднего фронта импульса, а источник питания выполнен в виде выпрямителя и стабилизатора напряжения, причем катод первого диода, зажимы первого и второго резисторов, анод второго диода подключены к положительному полюсу выпрямителя, анод первого диода, второй зажим первого резистора, одна из обкладок конденсатора и зажим третьего резистора подключены к входу порогового элемента с регулируемой зоной нечувствительности, катод второго диода подключен к положительному входу стабилизатора напряжения, второй, зажим второго резистора и вторая обкладка конденсатора подключены к’ общей шине, второй зажим третьего резистора подключен к отрицательному выводу стабилизатора напряже ния, к выходу порогового элемента с регулируемой зоной нечувствительности последовательно подключены элемент И-НЕ, инвертор и элемент задержки переднего фронта импульса, выход которого подключен к управляющим входам ключа и узлов запрета, к второму входу элемента·· И-НЕ подключен выход узла запуска, один вход которого подключен к выходу инвертора, а второй - к положительному выводу стабилизатор ра напряжения.
2. 2. Электропривод по π. 1, о т личающийся тем, что элемент задержки переднего фронта импульса содержит резистор, конденсатор, диод, пороговый элемент и схе-. му совпадения, причем·первый зажим резистора, катод диода и первый вход схемы совпадения соединены с входом узла задержки переднего’ фронта импульса, второй зажим резистора, анод диода и одна из обкладок конденсатора соединены с входом порогового элемента, вторая обкладка конденсатора соединена с общей шиной, выход порогового элемента соединен с вторым входом схемы совпадения, а выход схемы совпадения является выходом элемента задержки переднего фронта импульса.