SU1723651A1 - Устройство дл управлени электродвигателем переменного тока - Google Patents

Abstract

Использование: в бесконтактных устройствах автоматики дл  реверсивного управлени  электродвигателем, скорость вращени  которого регулируетс  по принципу совмещенной частотно-импульсной и широт.но-импульсиой модул ции на частоте питающего напр жени . Сущность изобретени : в устройство, содержащее каналы 1, 2 управлени , составл ющие каждый из суммирующего усилител  3, порогового устройства 4, элемента И 5 и ждущего одновиб- ратора 6, устройства 7, 8 синхронизации, инвертор 9, блок 11 обратной св зи, введены оптронные преобразователи 16, 17, 18, 19, диоды 20, 21 и формирователи 22,23,24, 25 разнопол рного напр жени , выходы которых соединены с управл ющими цеп ми ключей 12, 13, 14, 15, соединенных по мостовой схеме, к одной из диагоналей которой подключаетс  обмотка управлени  электродвигател . Введение указанных блоков позвол ет повысить надежность и помехозащищенность устройства. 2 ил. со С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в бесконтактных устройствах автоматики дл  реверсивного управлени  электродвигателем переменного тока, скорость вращени  которого регулируетс  по принципу совмещенной частотно-импульсной и широт- но-импульсной модул ции на частоте питающего напр жени .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и помехозащищенности.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства дл  управлени  электродвигателем; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу.

Устройство содержит два канала 1 и 2 управлени , составленных каждый из последовательно соединенных суммирующего усилител  3, порогового элемента 4, логического элемента И 5 и ждущего одно- вибратора 6,два блока 7 и 8 синхронизации, инвертор 9, синхронизирующий трансформатор 10, блок 11 обратной св зи, четыре управл емых ключа 12-15, четыре оптрон- ных преобразовател  16-19, два диода 20 и 21 и четыре формировател  22-25 разнопо- л рного напр жени .

Первые и вторые входы суммирующих усилителей 3, вторые входы логических элементов И 5 и выходы ждущих одновибрато- ров 6 образуют соответственно первые, вторые и третьи входы и выходы каналов 1 и 2 управлени . Первый вход первого канала 1 управлени  непосредственно, а первый вход второго канала 2 управлени  через инвертор 9 соединены с клеммой дл  подачи сигнала управлени . Вторые входы каналов 1 и 2 управлени  соединены с выходом блока 11 обратной св зи. Вторичные обмотки синхронизирующего трансформатора 10 через соответствующие блоки 7 и 8 синхронизации соединены с третьими входами каналов 1 и 2 управлени . Первый и второй, третий и четвертый оптронные преобразователи 16 и 18. 18 и 19 соединены попарно согласно-последовательно, а.обе пары между собой - встречно-последовательно и за- шунтированы в обратном направлении соответственно диодами 20 и 21. Свободные выводы первого и четвертого оптронных . преобразователей 16 и 19 соединены с выходами соответственно первого и второго каналов 1 и 2 управлени . Выходы оптронных преобразователей 16-19 соединены с входами соответствующих формирователей 22-25 разномерного напр жени , выходы которых подключены к управл ющим цеп м соответствующих ключей 12-15, соединенных по мостовой схеме. Выводы одной диагонали мостовой схемы предназначены дл  подключени  обмотки управлени  электродвигател  и блока 11 обратной св зи, а выводы другой диагонали мостовой схемы и выводы первичной обмотки синхронизирующего трансформатора 10 соединены с клеммами дл  подключени  питающей сети.

Устройство работает следующим образом .

0После подключени  напр жени  вторичного источника питани  Упит и переменного напр жени  силового источника питани  и при входном сигнале все управл емые ключи 12- 15 оказываютс  в

5 выключенном, непровод щем состо нии из-за наличи  на их входах запирающего напр жени  от формирователей разномерного напр жени  22-25, благодар  чему ток и напр жение на управл ющей обмотке

0 двигател  отсутствуют (фиг. 2).

Наличие запирающего напр жени  на выходэ формирователей 22-25 обусловлено. тем, что при входном сигнале напр жени  на выходе ждущих одновибраторов 6

5 обоих каналов равны по величине и однопо- л рны (минус Увых); цепочка из оптронных преобразователей 16-19 с шунтирующими диодами 20 и 21 оказываетс  включенной между равнопотенциальными точками, вви0 ду чего ток в ней отсутствует и выходные элементы оптронных преобразователей 16- 19 наход тс  в выключенном состо нии. При нулевом входном сигнале на выходе инвертора 9 и суммирующих усилителей 3

5 также будет нулевой сигнал (фиг. 2). При этом на выходе пороговых элементов 4 будет напр жение такой пол рности, которое блокирует срабатывание логических элементов И 5, ввиду чего на их выходах

0 присутствует сигнал, блокирующий срабатывание ждущих одновибраторов 6. Напр жение сети, приложенное к первичной обмотке согласующего трансформатора 10, наводит во вторичных обмотках напр же5 ние, которое поступает на вход блоков 7 и 8 синхронизации. На выходе блоков 7 и 8 синхронизации при этом формируютс  короткие импульсы равнопол рной амплитуды в моменты перехода синусоидального напр 0 жени  через нулевой уровень, т.е. в начале каждого полупериода питающего напр жени  сети, которые подаютс  на другой вход логических элементов И 5.

При поступлении на вход устройства уп5 равл ющего сигнала посто нного тока положительной пол рности (фиг. 2) в первом канале на выходе суммирующего усилител  3 по вл етс  напр жение отрицательной пол рности. Как только это напр жение по модулю становитс  больше порога срабатывани  порогового устройства 4, последнее срабатывает и на его выходе по вл етс  напр жение положительной пол рности, которое  вл етс  разрешающим сигналом дл  срабатывани  элемента И 5, на выходе ко- торого по вл етс  импульс от блока 7 синхронизации , соответствующий моменту перехода синусоидального питающего напр жени  через нулевой уровень.в момент начала очередного периода синусоидально- го напр жени , который поступает на вход ждущего одновибратора 6 и заставл ет его срабатывать; на выходе одновибратора б по вл етс  импульс положительной пол рности длительностью 3/4-7/8 от периода питающего переменного напр жени . Благодар  этому по цепочке, образованной входными элементами (светодиодами) опт- ронных преобразователей 16 и 17 и диодом 21, в это врем  начинает протекать ток с выхода шин ждущего одновибратора 6 первого канала 1 на выход ждущего одновибратора 6 второго канала 2, достаточный дл  перевода выходных элементов оптронных преобразователей - составных транзисто- ров, работающих в режиме ключа, в состо ние насыщени . Благодар  этому на выходе формирователей 22 и 23 разномерного напр жени  происходит переполюсовка напр жени напол рность , противоположную начальной, т.е. на выходе формирователей 22 и 23 по вл етс  отпирающее напр жение на врем  3/4-7/8 от периода питающего переменного напр жени  Т (фиг. 2). Под действием зтого напр жени  срабатывают ключи 12 и 13 на все врем  периода переменного питающего напр жени  Т, благодар  чему обмотка управлени  двигател  оказываетс  на это врем  практически под напр жением сети. Напр жение с обмотки управлени  двигател  подаетс  на вход блока 11 обратной св зи, который формирует импульс обратной св зи (фиг. 2). Форма импульса такова, что в первой четверти периода переменного напр жени  он (импульс) имеет крутой фронт и амплитуда его напр жени , приведенна  к входу суммирующих усилителей 3 обоих каналов, больше максимального управл ющего сигнала , а в остальной части периода задний фронт импульса спадает к нулевому уровню по апериодическому закону, и обща  длительность импульса больше периода переменного напр жени . Импульс отрицательной обратной св зи, поданный на вход суммирующего усилител  3, запирает открытый до этого первый канал 1 управлени  устройства и удерживает его в этом состо нии до тех пор, пока сигнал от обратной св зи больше сигнала управлени . Если за

счет спадани  заднего фронта импульса обратной св зи отрицательное напр жение на выходе суммирующего усилител  3, теперь пропорциональное сумме сигнала управлени  и сигнала обратной св зи, больше порога срабатывани  элемента 4, то канал управлени  снова включаетс  в провод щее состо ние указанным образом и на выходе устройства, т.е. на управл ющей обмотке двигател , оп ть по вл етс  выходной импульс в виде следующего периода переменного напр жени  (фиг, 2).

Во втором канале 2 устройства при наличии на его входе положительного управл ющего напр жени  на выходе инвертора 9 будет такое же напр жение, но отрицательной пол рности, а на выходе суммирующего усилител  3 по вл етс  напр жение положительной пол рности, которое блокирует срабатывание порогового элемента 4, благодар  чему на выходе ждущего одно- вибратора 6 второго канала 2 сохран етс  отрицательное выходное напр жение. При этом ток, протекающий с выхода ждущего одновибратора 6 первого канала 1 на выход одновибратора 6 второго канала 2, создает на диоде 21 пр мое падение напр жени , которое  вл етс  напр жением смещени  в обратном, запирающем направлении дл  оптронных преобразователей 18 и 19 второго канала, что исключает возможность их срабатывани  и соответственно срабатывание управл ющих ключей 14 и 15 при работе первого канала.

При поступлении на вход устройства управл ющего сигнала отрицательной пол рности на выходе суммирующего усилител  3 первого канала 1 по вл етс  напр жение положительной пол рности, которое блокирует срабатывание первого канала, и поэтому управл емые ключи 12 и 13 наход тс  в выключенном состо нии.

Во втором канале устройства при наличии на его входе отрицательного напр жени  на выходе инвертора 9 такое же напр жение , но положительный пол рности, подаваемое на вход суммирующего усилител  3, и потому второй канал 2 устройства начинает работать в режиме управлени .

При этом во включенном состо нии оказываютс  управл емые ключи 14 и 15, в результате чего на обмотку управлени  двигател  приходит напр жение в противо- фазе, что приводит к изменению направлени  его вращени .

Благодар  последовательному и встречному включению между выходами ждущих одновибраторов 6 обоих каналов двух пар оптронных преобразователей 16,17 и 18, 19 и их шунтированию встречно включенными

диодами 20 и 21 исключаетс  возможность одновременного срабатывани  управл емых ключей 12, 13 и 14,15, т.е. исключаетс  короткое замыкание в цепи силового питани  даже при отсутствии перекрестных, блокирующих св зей с канала на канала.

Применение изобретени  позвол ет повысить эксплуатационную надежность устройства управлени  , т.е. даже при активном отказе двух каналов управлени  сразу или при активном отказе одного из каналов и управл ющем режиме в другом благодар  указанному способу включени  оптронных преобразователей 10-19 и практически из- за равенства положительных потенциалов на выходе ждущих одновибраторов 6 обоих каналов не срабатывают оптронные преобразователи 16-19 устройства, а формирователи 22-25 не выдают отпирающие напр жени  дл  открыти  ключей 12-15, что в конечном итоге приводит к снижению скорости вращени  двигател  или к полному его останову, т.е. к пассивному отказу на выходе устройства.

То же самое происходит при случайной помехе в канале управлени , привод щей к по влению напр жени  положительной пол рности на выходе ждущего одновибрато- ра 6 одного из каналов при работающем другом канале.

Исключаетс  также возможность корот- кого.замыкани  источника переменного напр жени  во врем  переходного режима при включении вторичного источника питани  дл  каналов 1 и 2 управлени , так как при этом в случае несинхронного изменени  потенциалов на выходе ждущих одновибраторов 6 может произойти срабатывание только одной пары оптронных преобразователей 16-19 в зависимости от пол рности и величины разности потенциалов на выходе ждущих одновибраторов 6, что в свою очередь может привести только к кратковременному включению противоположных ключей 12-13 или 14-15, т.е. к по влению напр жени  на обмотке управлени  двигател  (на врем  переходного режима), но ни в коем случае не к по влению сквозного тока через ключи 12-15 или 13-14, т.е. не к короткому замыканию источника переменного напр жени .

Таким образом, источник переменного напр жени  оказываетс  надежно защищен от к.з. при возникновении помехи или активного отказа по всему тракту обоих каналов управлени , вплоть до оптронных преобразователей.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  электродвигателем переменного тока, содержащее два

   канала управлени , составленных каждый из последовательно соединенных суммирующего усилител , порогового элемента, логического элемента И и ждущего одновиб- ратора, первые и вторые входы суммирующих усилителей, вторые входы логических элементов И и выход ждущего одновибрато- ра каналов управлени  образуют соответственно первые, вторые и третьи входы и выход канала управлени , два блока синхронизации , инвертор, синхронизирующий трансформатор, блок обратной св зи и два управл емых ключа, первый вход первого канала управлени  непосредственно, а первый вход второго канала управлени  через

   инвертор соединены с клеммой дл  подачи сигнала управлени , вторые входы каналов управлени  соединены с выходом блока обратной св зи, вторичные обмотки синхронизирующего трансформатора через

   соответствующие блоки синхронизации соединены с третьими входами соответствующих каналов управлени , отличающее- с   тем, что, с целью повышени  надежности и помехозащищенности, в него введены четыре оптронных преобразовател , два дио- да четыре формировател  разнопол рного напр жени  и третий и четвертый управл емые ключи, первый и второй, третий и четвертый оптронные преобразователи соединены попарно согласно-последовательно , обе пары оптронных преобразователей соединены между собой встречно-последовательно и зашунтированы обратно включенными диодами, свободные выводы

   первого и четвертого оптронных преобразователей соединены с выходами соответственно первого и второго каналов управлени , выходы первого, второго, третьего и четвертого оптронных преобразователей соединены с входами соответствующих формирователей разнопол рного напр жени , выходы которых подключены к управл ющим цеп м соответственно первого , второго, третьего и четвертого управл емых ключей, соединенных по мостовой схеме, выводы одной диагонали которой предназначены дл  подключени  обмотки управлени  электродвигател  и блока обратной св зи, а выводы другой диагонали

   мостовой схемы и выводы первичной обмотки синхронизирующего трансформатора соединены с клеммами дл  подключени  питающей сети.