SU864475A1

SU864475A1 - Electric drive protection device

Info

Publication number: SU864475A1
Application number: SU792706517A
Authority: SU
Inventors: Николай Васильевич Донской; Валерий Николаевич Никитин; Игорь Аркадьевич Соколов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7374
Priority date: 1979-01-04
Filing date: 1979-01-04
Publication date: 1981-09-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА(54) DEVICE FOR ELECTRIC DRIVE PROTECTION

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано, например, в автоматизированном вентильном электроприводе tiocTpflHHoro тока с широким диапазоном регулировани частоты вращени , Известно устройство содержащее за дающий потенциометр, тахогенератор, реверсивный регулирующий усилитель с корректирующей обратной св зью, блок логики, формирователь управл ющих импульсов двух вентильных групп преобразовател и блок ограничени тока двигател , в котором корректирующа цепь в реверсивном регулирующем усилителе СПИ-регул торе частоты вращени ) подключена через реверсирующий мостик геркоиного реле, катуш ка которрго подключена к выходу нуль органа порогового элемента), вход последнего подключен к выходу задатчика частоты вращени l . Такое устройство хорошо работает при реверсе двигател с неизменным статическим моментом на валу двигате л . Однако в данном устройстве при пу ке двигател под нагрузкой на пониженную скорость быстродействие электропривода не увеличлваетс , так как зар д конденсатора в корректирующей цепи реверсивного регулирующего усилител происходит с той же скоростью что и в приводе без реверсирующего мостика, при набросе нагрузки в режиме работы на пониженной частоте враще ни возникает провал частоты вращени двигател до нул , обусловленный временем нарастани тока, двигател до тока статической нагрузки (зар д конденсатора корректирующей цепи, которое может достигать 2-3 с и более в зависимости от параметров корректирующей цепи регулирующего усилител и цепи нагрузки,, при реверсе двигател на пониженной частоте вращени возникает перерегулирование, которое может достигать-значительной величины, особенно с возрастанием разницы Величин Я статического момента при противоположных направлени х вращени двигател , что в некоторых случа х недопустимо, например в след щих приводах. Наиболее близким к предложенному по технической сущности вл етс устройство дл защиты электропривода выполненного по системе регулируемый преобразователь-двигатель, содержащее блок сравнени , входы которого соединены с задатчиком и датчиком частоты вращени , а выход подключен к регул тору частоты вращени , выполненному в виде операционного усилител с включенными в цепь его обратной св зи резистором и конденсатором , и блок определени неисправности , состо щий из двух последовательных цепей, одна из которых образована первым выпр мителем и логичес ким элементом И, а друга - вторым выпр мителем, пороговым элементом и логическим элементом НЕ, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И f2 7. Однако такое устройство обладает недостаточной избирательностью, так как не определ ет, отчего произошло пропадание напр жени обратной св зи ;от неисправности цепи обратной св зи б отгда необходимо отключение электропривода j , или от провала частоты вращени двигател вследствие резкого увеличени статического момента на валу двигател , что приводит к ложному срабатыванию защиты. Кроме того, при работе на пониженной часто те вращени (при большом диапазоне регулировани ) из-за наличи статического момента на валу двигател значительно ухудшаетс быстродействие- электропривода вследствие медле , ного зар да конденсатора корректирую щей цепи регул тора при низком уров не задающего напр жени . Целью изобретени вл етс увели чение избирательности защиты и повы шение быстродействи электропривода при большом диапазоне регулировани частоты вращени . Эта цель достигаетс тем, что в устройство дополнительно введены управл емый ключ с блоком управлени резистор, реверсивный нуль-орган и элемент выдержки, времени, причем вх ды элемента выдержки времени и блок управлени управл емого ключа подключены к выходу логического элемен И, выход элемента выдержки времени св зан со входом регулируемого преобразовател , вход первого выпр мител соединен с выходом реверсивног нуль-органа, а вход второго выпр ми тел - с выходом датчика частоты вращени , вход реверсивно го нульоргана подключен к задатчику частоты вращени , а его выход через последовательно соединенные резистор и упрашт емый ключ подключен к общей точк резистора и конденсатора в це обратной св зи регул тора частоты вращени . На чертеже приведена блок-схема электропривода. В устройстве выход задатчика 1 частоты вращени подключены к блоку сравнени 2 и ко входу реверсивного нуль-органа 3. Выход блока сравнени 2 подключен ко входу регул тора 4 частоты вращени , выход которого в свою очередь, соединен со входом преобразовател 5, к которому подключен двигатель посто нного тока 6 с датчиком 7 частоты вращени . Выход датчика 7 частоты вращени соединен со вторым входом блока сравнени 2 и со входом блока 8 определени неисправности . вход блока 8 опред лени неисправности подключен к выходу реверсивного нуль-органа 3, выход которого, кроме того, через управл емый ключ 9 и резистор 10 соединен с общей точкой резистора 11 и конденсатора 12 в цепи обратной св зи регул тора 4 частоты вращени , причем второй вывод резистора 11 подключен ко входу операционного усилител 13, а второй вывод конденсатора 12 - к выходу операционного усилител 13 регул тора 4 частоты вращени . Блок 8 определени неисправности содержит выпр мители 14 и 15, входы которых вл ютс входами блока при этом выпр митель 15, пороговый элемент 16 и логический элемент НЕ 17 соединены последовательно и выход последнего подключен ко входу логического элемента И 18, второй вход которого соединен с выходом выпр мител 14, Выход логического элемента 18 соединен с блоком 19 управлени ключа 9 и .с элементом 20 выдержки времени, выход которого через триггер 21 подключен ко входу преобразовател 5. Устройство работает следующим образом . В установившемс режиме напр жение задатчика 1 поступает на блок 2 сравнени , где сравниваетс с напр жением с датчика 7 частоты вращени С блока 2 сравнени рёэультируклцее напр жение, соответствующее разнице между вышеуказанными напр жени ми, поступает, на регул тор частоты вращени , сигнал с которого управл ет работой преобразовател 5. При пуске напр жение с задатчика 1 частоты вращени поступает на реверсивный нуль-орган 3, который определ ет знак сигнала и подает посто нное напр жение соответствующей пол рности на выпр митель 14 блоуа 8 определени неисправности, который через логический элемент 18 и блок 19 управлени замыкает управл емый ключ 9 и пропускает напр жение реверсивного нуль-органа 3 через резистор 10 на регул тор 4 частоты вращени и форсирует процесс зар да конденсатора 12 до величины, соответствующей току трогани двигател 6,после чего по вл етс сигнал на выходе датчика 7 частоты вращени , который поступает на выпр митель 15 блока 8 определени -неисправности , в результате чего ключ 9 размыкаетс , прекращаетс форсировка зар да конденсатора 12 и дальнейший разгон двигател 6 происходит в нормальном режиме.The invention relates to electrical engineering and can be used, for example, in a tiocTpflHHoro automated valve motor drive with a wide range of rotational frequency control. A device containing a charging potentiometer, a tachogenerator, a reversing control amplifier with correction feedback, a logic unit, a driver pulse generator of two is known. converter valve groups and a motor current limiting unit, in which a correction circuit in a reversing control amplifier SPI-regulator rotational speed) is connected via the reversing bridge of the coil-reed relay, the coil is connected to the zero output of the organ of the threshold element, the input of the latter is connected to the output of the rotational speed adjuster l. Such a device works well with reverse engine with constant static torque on the engine shaft l. However, in this device, when the engine is started up under load, the speed of the electric drive does not increase as the capacitor charge in the correction circuit of the reversible control amplifier occurs at the same speed as in the drive without the reversing bridge, when the load is lowered frequency of rotation, a dip in the frequency of rotation of the motor occurs, due to the rise time of the current, the motor to the current of the static load (the charge of the correction capacitor, which oroi can reach 2-3 s and more depending on the parameters of the adjusting circuit of the regulating amplifier and the load circuit, when the engine is reversed at a lower rotational frequency, an overshoot occurs, which can reach a significant value, especially with an increase in the difference I x rotation of the engine, which in some cases is unacceptable, for example, in following drives. The closest to the proposed technical essence is a device water made by the system adjustable converter-motor containing a comparison unit, the inputs of which are connected to the setpoint and rotational speed sensor, and the output is connected to the rotational speed controller, made in the form of an operational amplifier with a resistor and a capacitor included in its feedback circuit, and a malfunction determination unit consisting of two successive circuits, one of which is formed by the first rectifier and the logical element I, and the other - by the second rectifier, the threshold element and logical This element is NOT, the output of which is connected to the second input of the logic element AND f2 7. However, such a device has insufficient selectivity, since it does not determine why the feedback voltage was lost, if the feedback circuit malfunctioned, the drive j must be switched off. or from the failure of the engine rotational speed due to a sharp increase in the static torque on the engine shaft, which leads to a false protection. In addition, when operating at a lower frequency of rotation (with a large adjustment range), due to the presence of a static torque on the motor shaft, the speed of the electric drive is significantly deteriorated due to the slow charging of the capacitor of the correction circuit of the regulator at a low level of non-setting voltage. The aim of the invention is to increase the selectivity of the protection and increase the speed of the drive with a large range of speed control. This goal is achieved by the addition of a control key with a control unit, a resistor, a reversible null organ and an element of the exposure, time, and the inputs of the time delay element and the control unit of the controlled key are connected to the output of the logic element, and the output of the element of exposure the time is connected to the input of the adjustable converter, the input of the first rectifier is connected to the output of the reversible null organ, and the input of the second rectifier tel is connected to the output of the rotational speed sensor, the input of the reversible null organ is connected to Occupancy rate of rotation, and its output through series connected resistor and uprasht emy key is connected to the common point of the resistor and capacitor tse feedback rotational frequency controller torus. The drawing shows the block diagram of the drive. In the device, the output of the speed setting knob 1 is connected to the comparator unit 2 and to the input of the reversible null organ 3. The output of the comparator unit 2 is connected to the input of the rotational frequency controller 4, the output of which is in turn connected to the converter input 5 to which the motor is connected DC 6 with speed sensor 7. The output of the rotational speed sensor 7 is connected to the second input of the comparator unit 2 and to the input of the failure detection unit 8. the input of the fault detection unit 8 is connected to the output of the reversible null organ 3, the output of which, in addition, is connected via a control switch 9 and a resistor 10 to a common point of the resistor 11 and the capacitor 12 in the feedback circuit of the speed controller 4 The second terminal of the resistor 11 is connected to the input of the operational amplifier 13, and the second terminal of the capacitor 12 to the output of the operational amplifier 13 of the rotational speed controller 4. Fault determination block 8 contains rectifiers 14 and 15, whose inputs are the block inputs at this rectifier 15, the threshold element 16 and the logical element NOT 17 are connected in series and the output of the latter is connected to the input of the logic element I 18, the second input of which is connected to the output rectifier 14, the Output of the logic element 18 is connected to the control block 19 of the key 9 and. with the time delay element 20, the output of which is connected via the trigger 21 to the input of the converter 5. The device operates as follows. In the established mode, the voltage of the setting device 1 is supplied to the comparison unit 2, where it is compared with the voltage from the sensor 7 of the rotational speed C of the unit 2 comparing the output voltage, corresponding to the difference between the above voltages, is fed to the rotation frequency regulator, the signal from which controls the operation of the converter 5. When starting, the voltage from the setting device 1 of the rotational speed enters the reversible null organ 3, which determines the sign of the signal and supplies a constant voltage of the corresponding polarity to the rectifier 14 malfunction detection block 8, which, through logic element 18 and control unit 19, closes control key 9 and passes the voltage of reverse zero-body 3 through resistor 10 to speed controller 4 and forces charging of capacitor 12 to the value corresponding to moving current the motor 6, after which a signal appears at the output of the rotational speed sensor 7, which is fed to the rectifier 15 of the fault determination unit 8, as a result of which the switch 9 opens, the charging of the capacitor 12 stops and yes The strongest overclocking of the engine 6 occurs in the normal mode.

Реверс двигател 6 происходит аналогичным образом, только включение управл емого ключа 9 происходит не в момент подачи команды на реверс а в момент остановки двигател б, когда становитс равным нулю напр жение на выходе датчика 7 частоты вращени и блок 8 определени неисправности выдает команду на замыкание ключа 9. В случае, если по истечении определенного промежутка времени задаваемого элементом выдержки времени, сигнал с датчика 7 частоты вращени не поступает (например, в случае отказа датчика 1), то блок 8 определени неисправности отключает преобразователь 5 и предотвращает аварийный режим. Если сигнал обратно св зи пропадает при установившемс режиме работы электропривода, то блок 8 определени неисправности замкнет ключ 9 и таким образом подает форсирующее напр жение нульоргана 3 на регул тор 4 частоты вращени на короткий промежуток времени , который определ етс лишь временем зар да конденсатора 12 до величины , соответствующей току трогани двигател в данном электропривод Если- за это врем сигнал обратной св зи с датчика 7 не восстановитс , .то блок 8 определени неисправности отключает преобразователь 5, как и в предыдущем случае.The reverse of the engine 6 occurs in a similar way, only the activation of the control key 9 does not occur at the moment of giving the reverse command but at the time of stopping the engine b, when the voltage at the output of the rotational speed sensor 7 becomes zero and the fault detection unit 8 issues a key closure command 9. If after a certain period of time specified by the time delay element, the signal from the rotational speed sensor 7 is not received (for example, in case of a sensor 1 failure), then the fault determination block 8 disables the converter 5 and prevents the failure mode. If the feedback signal disappears during steady state operation of the electric drive, the failure determination unit 8 will close the key 9 and thus apply the forcing voltage of the nullorgan 3 to the speed regulator 4 for a short period of time, which is determined only by the charge time of the capacitor 12 to the values corresponding to the motor starting current in this electric drive. If, during this time, the feedback signal from sensor 7 is not restored, this unit 8 for determining the fault disconnects the converter 5, as in duschem case.

Дл исключени режима многократного включени ключа 9 за счет идключени из выходного сигнала регул тора 4 частоты вращени составл ющей, обусловленной пропорциональной часть регул тора, выход нуль-органа 3 чере ключ 9 jg резистор 10 подключен : к общей точке резистора 11 и конденсатора 12, что обеспечивает прохождение форсирующего напр жени с выхода нуль-органа 3 только через интеграль ную часть регул тора 4. Резистор 10 может быть подключен непосредственно ко входу регул тора 4, тогда при замыкании ключа 9 выходное напр жение регул тора скачком уменьшаетс на величину пропорциональной составл ющей , что вызывает снижение тока двигател ниже тока трогани , останоку двигател и повторное включение ключа 9 и т.д., что приводит к сниже нию эксплуатационных характеристик привода.To exclude the switch-on mode 9 by excluding the rotational frequency regulator 4 from the output signal, the component determined by the proportional part of the controller, the zero-organ output 3 through the 9 jg switch, resistor 10 is connected: to the common point of resistor 11 and capacitor 12, that provides the forcing voltage from the zero-organ 3 output only through the integral part of the regulator 4. The resistor 10 can be connected directly to the input of the regulator 4, then when the switch 9 is closed, the output voltage of the regulator chkom reduced by an amount proportional to the component that causes a reduction in motor current below the pickup current ostanoku engine and re-enabling key 9, etc., which leads to a drop in drive performance.

В случае, если задатчик 1 частоты вращени выполнен в виде переменного резистора, включенного по схеме потенцис «етра, напр жение на который поступает от контактов вперед В или назащ - Н, форсирующее напр жение на блок 8 определени неисправности и ключ 9 подаетс непосредствеIn case the rotational speed setting device 1 is made in the form of a variable resistor connected according to the potential of the potential, the voltage to which is supplied from the contacts forward B or back - H, the forcing voltage to the fault determination unit 8 and the key 9 is fed directly

но с общей точки контактов В и Н упом нутого резистора.but from the common point of the B and H contacts of the resistor.

Преимуществом предлагаемого устройства вл етс то, что в нем осуществл етс контроль за причиной отсутстви сигнала обратной св зи по частоте вращени (путем подачи форсирующего напр жени на ПИ-регул тор частоты вращени за счет подключени выхода нуль-органа через ключ и резистор к общей точке резистора и конденсатора, вследствие чего повышаетс избирательность защиты. При широком диапазоне регулировани увеличиваетс быстродействие электропривода , так как при пусках и реверсах привода во врем отсутстви сигнала обратной Св зи по частоте вращени н вход регул тора частоты вращени подаетс форсирующее напр жение.The advantage of the proposed device is that it monitors the cause of the absence of a feedback signal on the rotation frequency (by applying a boost voltage to the PI controller of the rotation frequency by connecting the output of the zero-organ through a switch and a resistor to a common point resistor and capacitor, thereby increasing the selectivity of protection .With a wide range of regulation increases the speed of the drive, since when the drive starts and reverses during the absence of the feedback signal and a rotational voltage is applied to the input of the rotational speed regulator.

Claims

1. Author's certificate of the USSR 535700, cl. H 02 P 5/12, 1971.

2. Patent USA 3576485, ul. 318-43.4, 1976. No. rLii